ДБН В.2.3-26:2024 Мости і труби. Проєктування сталевих конструкцій

ДЕРЖАВНІ БУДІВЕЛЬНІ НОРМИ УКРАЇНИ

МОСТИ І ТРУБИ ПРОЄКТУВАННЯ СТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ

ДБН В.2.3-26:2024

Видання офіційне

Київ

Міністерство розвитку громад та територій України

ДЕРЖАВНІ БУДІВЕЛЬНІ НОРМИ УКРАЇНИ

МОСТИ І ТРУБИ ПРОЄКТУВАННЯ СТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ

ДБН В.2.3-26:2024

Видання офіційне

Київ

Мінінфраструктури

Мінінфраструктури, 2024

ПЕРЕДМОВА

II

ДЕРЖАВНІ БУДІВЕЛЬНІ НОРМИ УКРАЇНИ

МОСТИ І ТРУБИ. ПРОЄКТУВАННЯ СТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ

BRIDGES AND CULVERTS. DESIGN OF STEEL STRUCTURES

______________________________________________________________

Чинні від 2025-03-01

1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

1.1Ці 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.

1.2Норми 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 А.3.1-5:2016 Організація будівельного виробництва

ДБН В.1.2-15:2009 Споруди транспорту. Мости та труби. Навантаження і впливи

ДБН В.2.3-22:20ХХ Мости і труби. Основні вимоги проєктування

ДБН В.2.6-198:2014 Сталеві конструкції. Норми проєктування

ДСТУ 2651:2005/ГОСТ 380-2005 Сталь вуглецева звичайної якості. Марки

ДСТУ 8540:2015 Прокат листовий гарячекатаний. Сортамент

ДСТУ 8541:2015 Прокат сталевий підвищеної міцності. Технічні умови

ДСТУ 8781:2018 Виливки зі сталі. Загальні технічні умови

ДСТУ 8803:2018 Прокат товстолистовий з вуглецевої сталі звичайної якості. Технічні умови

ДСТУ 8814:2018 Транспортні споруди. Мости автодорожні. Терміни та визначення понять

ДСТУ 8817:2018 Прокат конструкційний з нелегованої та легованої сталі для мостобудування. Технічні умови

ДСТУ 9054:2020 Конструкції автодорожніх мостів сталеві. Технічні вимоги до виготовлення

ДСТУ 9286:2024 Система проєктної документації для будівництва. Правила виконання проєктної та робочої документації металевих будівельних конструкцій

ДСТУ Б А.2.4-43:2009 (ГОСТ 21.502-2007, MOD) Правила виконання проектної та робочої документації металевих конструкцій

ДСТУ Б В.2.6-177:2011 Конструкції будівельні сталеві. Умовні позначення (марки)

ДСТУ EN 1090-1: 2014 Виконання сталевих і алюмінієвих конструкцій. Частина 1. Вимоги до оцінки відповідності компонентів конструкцій (EN 1090-1:2009+A1:2011, IDT)

ДСТУ EN 1090-2:2019 (EN 1090-2:2018, IDT) Виконання сталевих і алюмінієвих конструкцій. Частина 2. Технічні вимоги до сталевих конструкцій

ДСТУ EN 1090-4:2019 (EN 1090-4:2018, IDT) Виконання сталевих та алюмінієвих конструкцій. Частина 4. Технічні вимоги до холодноформованих сталевих будівельних елементів та конструкцій для покрівель, стель, підлог і стін

ДСТУ EN 1337-2:2022 (EN 1337-2:2004, IDT) Опорні частини будівельних конструкцій. Частина 2. Елементи ковзання ___________________________________________________________________________________________ Видання офіційне

ДСТУ EN 1337-3:2023 (EN 1337-3:2005, IDT) Опорні частини будівельних конструкцій. Частина 3. Еластомерні опорні частини

ДСТУ EN 1337-4:2022 (EN 1337-4:2004, IDT; EN 1337-4:2004/AC:2007, IDT) Опорні частини будівельних конструкцій. Частина 4. Коткові опорні частини

ДСТУ EN 1337-5:2022 (EN 1337-5:2005, IDT) Опорні частини будівельних конструкцій. Частина 5. Стаканні опорні частини

ДСТУ Б EN 1337-6:2015 Опорні частини будівельних конструкцій. Частина 6. Балансирні опорні частини (EN 1337-6:2004, IDT)

ДСТУ EN 1337-7:2022 (EN 1337-7:2004, IDT) Опорні частини будівельних конструкцій. Частина 7. Сферичні та циліндричні опорні частини з ПТФЕ

ДСТУ EN 1337-8:2022 (EN 1337-8:2007, IDT) Опорні частини будівельних конструкцій. Частина 8. Напрямні та обмежувальні опорні частини

ДСТУ-Н Б EN 1993-1-1:2010 Єврокод 3. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-1. Загальні правила і правила для споруд (EN 1993-1-1:2005, IDT)

ДСТУ-Н Б EN 1993-1-8:2011 Єврокод 3. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-8. Проектування з`єднань (EN 1993-1-8:2005, IDT)

ДСТУ-Н Б EN 1993-1-9:2012 Єврокод 3. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-9. Витривалість (EN 1993-1-9:2005, IDT)

ДСТУ EN 10024:2004 Двотаври гарячекатані з ухилом внутрішніх граней полиць. Граничні відхили за розмірами й формою (EN 10024:1995, IDT)

ДСТУ EN 10025-1:2007 Вироби гарячекатані з конструкційної сталі. Частина 1. Загальні технічні умови постачання (EN 10025-1:2004, IDT)

ДСТУ EN 10025-2:2022 (EN 10025 2:2019, IDT) Вироби гарячекатані з конструкційної сталі. Частина 2. Технічні умови постачання нелегованих конструкційних сталей

ДСТУ EN 10025-3:2022 (EN 10025-3:2019, IDT) Гарячекатані вироби з конструкційних сталей. Частина 3. Технічні умови постачання нормалізованого/нормалізованого прокату зварюваних дрібнозернистих конструкційних сталей

ДСТУ 10025-4:2022 (EN 10025-4:2019, IDT) Гарячекатані вироби з конструкційних сталей. Частина 4. Технічні умови постачання для термомеханічного прокату зварюваних дрібнозернистих конструкційних сталей

ДСТУ EN 10025-5:2022 (EN 10025 5:2019, IDT) Гарячекатані вироби з конструкційних сталей. Частина 5. Технічні умови постачання конструкційних сталей із підвищеною стійкістю до атмосферної корозії

ДСТУ EN 10025-6:2022 (EN 10025-6:2019, IDT) Гарячекатані вироби з конструкційних сталей. Частина 6. Технічні умови постачання плоских виробів із конструкційних сталей із високою межею текучості в загартованому та відпущеному стані

ДСТУ EN 10029:2022 (EN 10029:2010, IDT) Гарячекатаний сталевий лист завтовшки 3 мм і більше. Допуски на розміри та форму

ДСТУ EN 10034:2006 Двотаври сталеві нормальні та широкополичні з паралельними гранями полиць. Допуски на розміри й форму (EN 10034:1993, IDT)

ДСТУ EN 10051:2022 (EN 10051:2010, IDT) Неперервно гарячекатана смуга та плита/лист, вирізані з широкої смуги нелегованої та легованої сталі. Допуски на розміри та форму

ДСТУ EN 10055:2006 Таври сталеві гарячекатані рівнополичні із заокругленими крайками й основою стінки. Розміри та допуски на розміри та форму (EN 10055:1995, IDT)

ДСТУ EN 10056-2:2009 Кутики рівнополичні та нерівнополичні з конструкційної сталі. Частина 2. Допуски на форму та розміри (EN 10056-2:1993, IDT)

ДСТУ 10058:2022 (EN 10058:2018, IDT) Гарячекатаний плоский сталевий пруток і сталевий широкий плоский прокат загального призначення. Розміри та допуски на форму та розміри

ДСТУ EN 10059:2014 Прутки квадратні гарячекатані загального призначення. Розміри і допуски на форму та розміри (EN 10059:2003, IDT)

ДСТУ EN 10060:2014 Прутки круглі гарячекатані загального призначення. Розміри і допуски на форму та розміри (EN 10060:2003, IDT)

ДСТУ EN 10061:2006 Прокат сталевий гарячекатаний шестигранний загального призначення. Розміри, допуски на розміри та форму (EN 10061:2003, IDT)

ДСТУ EN 10067:2006 Штабобульб гарячекатаний. Розміри та допуски на розміри, форму і масу (EN 10067:1996, IDT)

ДСТУ EN 10162:2022 (EN 10162:2003, IDT) Холоднокатані сталеві профілі. Технічні умови постачання. Допуски на розміри та поперечні перерізи

ДСТУ EN 10163-2:2016 (EN 10163-2:2004, IDT) Лист сталевий гарячекатаний товстий, широка штаба та профілі. Вимоги до якості поверхні під час постачання. Частина 2. Лист і широка штаба

ДСТУ EN 10163-3:2016 Лист сталевий гарячекатаний товстий, широка штаба та профілі. Вимоги до якості поверхні під час постачання. Частина 3. Профілі (EN 10163-3:2004, IDT)

ДСТУ EN 10210-1:2009 Профілі порожнисті гарячого оброблення з нелегованих і дрібнозернистих сталей для конструкцій. Частина 1. Технічні умови постачання (EN 10210-1:2006, IDT)

ДСТУ EN 10210-2:2009 Профілі порожнисті гарячого оброблення з нелегованих і дрібнозернистих сталей для конструкцій. Частина 2. Розміри, граничні відхили та характеристики (EN 10210-2:2006, IDT)

ДСТУ EN 10219-1:2009 Профілі порожнисті зварні холодного формування з нелегованих і дрібнозернистих сталей для конструкцій. Частина 1. Технічні умови постачання (EN 10219-1:2006, IDT)

ДСТУ EN 10219-2:2009 Профілі порожнисті зварні холодного формування з нелегованих і дрібнозернистих сталей для конструкцій. Частина 2. Розміри, граничні відхили та характеристики (EN 10219-2:2006, IDT)

ДСТУ EN 10213:2016 Виливки сталеві для роботи під тиском (EN 10213:2007 + A1:2016, IDT)

ДСТУ EN 10213-1:2005 Виливки сталеві для роботи під тиском. Технічні умови постачання. Частина 1. Загальні положення (EN 10213-1:1995, IDT)

ДСТУ EN 10279:2009 Швелери сталеві гарячекатані. Граничні відхили на розміри, форму та масу (EN 10279:2000, IDT)

ДСТУ EN 14399 Болтові комплекти конструкційні високоміцні для попереднього натягу. Частини 3, 4, 5, 6, 7, 8

ДСТУ EN 15048 Болтові комплекти конструкційні для застосування без попереднього натягу. Частина 1, 2

ДСТУ EN ISO 2560:2014 Матеріали зварювальні. Електроди покриті для ручного дугового зварювання нелегованих та дрібнозернистих сталей. Класифікація (EN ISO 2560:2009, IDT)

ДСТУ EN ISO 14171:2015 (EN ISO 14171:2010, IDT; ISO 14171:2010, IDT) Зварювальні матеріали. Дроти електродні суцільні й порошкові та комбінації дріт електродний/флюс для дугового зварювання під флюсом нелегованих та дрібнозернистих сталей. Класифікація

ДСТУ EN ISO 14341:2014 Матеріали зварювальні. Електродні дроти та наплавлений метал у захисному газі плавким електродом нелегованих і дрібнозернистих сталей. Класифікація (EN ISO 14341:2011, IDT)

ДСТУ EN ISO 17632:2019 (EN ISO 17632:2015, IDT; ISO 17632:2015, IDT) Зварювальні матеріали. Дроти порошкові для дугового зварювання нелегованих і дрібнозернистих сталей у захисному газі чи без захисного газу. Класифікація

ДСТУ EN ISO 18275:2019 (EN ISO 18275:2018, IDT; ISO 18275:2018, IDT) Зварювальні матеріали. Електроди для ручного дугового зварювання жароміцних сталей. Класифікація

ДСТУ EN ISO 26304:2019 (EN ISO 26304:2018, IDT; ISO 26304:2017, IDT) Зварювальні матеріали. Дроти електродні суцільні й порошкові та комбінації дріт електродний/флюс для дугового зварювання під флюсом високоміцних сталей. Класифікація

ДСТУ EN ISO 2063-2:2022 (EN ISO 2063-2:2017, IDT; ISO 2063-2:2017, IDT) Напилення термічне. Цинк, алюміній та їхні сплави. Частина 2. Виконання систем антикорозійного захисту

ДСТУ ISO 4287:2012 Технічні вимоги до геометрії виробів (GPS). Структура поверхні. Профільний метод. Терміни, визначення понять і параметри структури (ISO 4287:1997, IDT + ISO 4287:1997/Cor 1:1998, IDT + ISO 4287:1997/Cor 2:2005, IDT)

ДСТУ ISO 8501-1:2015 (ISO 8501-1:2007, IDT) Підготовка сталевих поверхонь перед нанесенням фарб і подібної продукції. Візуальне оцінювання чистоти поверхні. Частина 1. Ступені іржавіння та ступені підготовки непофарбованих сталевих поверхонь і сталевих поверхонь після повного видалення попередніх покриттів

ДСТУ ISO 12944 (ISO 12944, IDT) Фарби та лаки. Захист від корозії сталевих конструкцій захисними лакофарбовими системами (Частини 1–4)

ДСТУ ISO 13918:2014 Зварювання. Шпильки і керамічні втулки для дугового приварювання шпильок (ISO 13918:2008, IDT)

ДСТУ EN ISO 1461:2022 (EN ISO 1461:2009, IDT; ISO 1461:2009, IDT) Покриття, нанесене методом гарячого цинкування на вироби із чавуну та сталі. Технічні вимоги та методи випробування

Примітка. 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, потрібно застосовувати нові норми або стандарти, охоплюючи всі внесені зміни до них.

3 ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ

У цих нормах використано терміни, встановлені в:

ДСТУ 8814 – деформаційний шов (expansion joint), лист настилу, підферменник, прогонова будова, розвідні мости;

ДСТУ EN 1337-2 – мастило, політетрафторетилен (ПТФЕ);

ДСТУ EN 1337-3 – армована опорна частина, еластомерна опорна частина;

ДСТУ EN 1337-4 – коткова опорна частина;

ДСТУ EN 1337-5 – стаканна опорна частина;

ДСТУ Б EN 1337-6 – балансир, балансирна плита;

ДСТУ EN 1337-7 – матеріал ковзання, сферична опорна частина з ПТФЕ, циліндрична опорна частина з ПТФЕ;

ДСТУ EN 1337-8 – напрямна опорна частина.

Нижче подано терміни, вжиті в цих нормах, та визначення позначених ними понять.

3.1абсолютний поріг витривалості

Максимальне напруження за циклічного навантаження, під час якого ще не виникають втомні тріщини (втомне руйнування) за необмеженої кількості циклів (понад 100 млн)

3.2анкер (socket)

Постійний замикальний елемент на кінцях каната для передавання зусиль з каната на іншу частину анкерного пристрою

3.3анкерний 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

3.4атмосферостійка сталь (structural steels with improved atmospheric corrosion resistance)

Сталь з поліпшеною стійкістю до корозії за рахунок утворення стійкої корозійної плівки

3.5балансирна (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

3.6вивідні планки

Листові деталі, призначені для подовження шва зовні від кінця шва основного елемента

3.7виливки (cast steel products)

Вироби, отримані литтям із подальшим термічним, зварювальним або механічним обробленням

3.8вирив

Різновид руйнування вузла внаслідок розриву фасонки або накладки

3.9високоміцні болти

Болти класів міцності 8.8, 10.9 і більшої міцності з попереднім натягом

3.10витривалість

Властивість деталей і з’єднань протистояти втомі

3.11відкритий поперечний переріз

Поперечний переріз, складений із відрізків, які не утворюють замкнений контур

3.12відносний 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)

3.13вільне кручення

Кручення стрижня під дією моменту, коли в його перерізі виникають тільки дотичні напруження, а депланація постійна по довжині стрижня

3.14всебічно рухома опорна частина

Опорна частина, що уможливлює поворот між двома елементами конструкції та горизонтальне переміщення в обох напрямках

3.15вуглецева сталь (carbon (non-alloy) structural steels)

Сталь з обмеженим умістом вуглецю не більше ніж 0,5 % без легувальних добавок

3.16гарячекатана сталь (hot-rolled steel)

Сталь, яку деформують у розігрітому стані

3.17граничний стан

Стан, за якого споруда загалом або її частина не задовольняють заданим вимогам

3.18гребінка

Елемент перекриття консольного деформаційного шва

3.19група опорних частин

Сукупність однотипних опорних частин, що мають однаковий напрямок переміщень

3.20демпфер (damper)

Пристрій для гасіння енергії коливань

3.21депланація поперечного перерізу

Переміщення точок плоского поперечного перерізу, що перетворюють його з площини в криву поверхню або в сукупність площин

3.22деформована схема

Розрахункова схема, у рівняннях рівноваги якої враховують переміщення від початкового незавантаженого стану і зміни в положенні навантажень від деформацій

3.23довговічність

Здатність споруди тривалий час зберігати робочий стан за відповідної системи технічного обслуговування і прийнятому порядку проведення ремонтів

3.24допоміжні конструкції мосту

Конструкції, що є частиною проїзної частини, декоративного оформлення, експлуатаційних облаштувань тощо

3.25дріт (wire)

Індивідуальне високоміцне сталеве волокно круглого або Z-подібного перерізу з діаметром до 8 мм

3.26дротовий трос (wire rope)

Зібрані разом спіральні пасма, розташовані по спіралі навколо сталевого або волоконного сердечника, як правило, із звиванням у зустрічних напрямках

3.27залізничні решітчасті ферми

Наскрізна конструкція, схема і складові частини якої показано на рисунку 16.1.

3.28замкнене ребро

Ребро, яке разом з перерізом листа настилу утворює замкнений контур

3.29замкнений поперечний переріз

Поперечний переріз, складений з відрізків, які утворюють замкнений контур

3.30звичайні болти

Болти без попереднього натягу (рекомендовані класи міцності 3.6, 4.6 і 5.6)

3.31знімна підкладка

Сталева підкладка, яку знімають після зварювання

3.32зрізні з’єднання

З’єднання, в яких болти працюють на зріз і зминання

3.33кабель (cable)

Розтягнутий елемент, що містить один чи більше канатних елементів, об’єднаних або розділених спеціальними пристроями по довжині

3.34канат (strand)

Гнучкий виріб з дроту чи органічних волокон

3.35канат з паралельних дротів (parallel wire strand)

Пучок прямих паралельних дротів, поєднаних в один елемент

3.36канат закритого типу (locked coil strand)

Спіральний мостовий канат, у якого дроти зовнішнього шару мають Z-подібний переріз і щільно розташовані

3.37ковані вироби (forged products)

Сталеві вироби, піддані нагріванню й обробленню тиском зі зміною їхніх механічних властивостей

3.38конструкційна нормалізована сталь з дрібним зерном (normalized rolled weldable fine grain structural steels)

Низьколегована сталь, піддана нормалізації

3.39контактні напруження

Напруження, що виникають під час взаємного натискання двох тіл, обмежених криволінійними поверхнями

3.40корінь шва

Частина шва зварювання, що найбільш віддалена від лицевої поверхні

3.41легована 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 межах від 2,5 % до 10 % та високолеговані, де вміст легувальних елементів перевищує 10 %

3.42матеріал заповнення анкера (socket filler material)

Матеріал, який вводять у рідкому стані в порожнину анкерного стакана для фіксації дротів та герметизації в анкері

3.43нерухома опорна частина

Опорна частина, що уможливлює поворот між двома елементами конструкції, але запобігає переміщенням в усіх напрямках

3.44оболонка каната (sheath)

Металева чи пластмасова оболонка, що вкриває поверхню канатного елемента для його захисту від корозії та пошкоджень

3.45опорна частина (ОЧ)

Пристрій, призначений для передавання навантажень з прогонової будови на опору та забезпечує проєктні переміщення прогонової будови

3.46ортотропна плита

Плита проїзної частини сталевої прогонової будови мосту, яка складається з листа настилу та привареного до неї набору поздовжніх і поперечних ребер

3.47переріз шва

Найменший розмір поперечного перерізу шва зварювання, з урахуванням зони проплавлення

3.48перехідний шов

Щілина між деформаційним швом та дорожнім покривом, заповнена герметиком

3.49поздовжні ребра

Ребра відкритого і замкненого перерізів, розміщені вздовж осі балки

3.50позацентрово стиснуті стрижні

Стрижні, в яких сила стиску діє з постійним ексцентриситетом по всій довжині стрижня, епюра моментів прямокутна і поперечні сили відсутні

3.51полірована 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

3.52поперечні 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

3.54розрахунковий строк експлуатації

Період, протягом якого конструкція відповідає проєктним вимогам, у разі виконання правил експлуатації

3.55розрахункові значення ефектів навантаження

Добуток від множення характеристичних значень на коефіцієнт надійності за навантаженням без урахування (або з урахуванням) динамічних ефектів

3.56розрахункові значення механічних характеристик прокату і виробів

Частка від ділення характеристичних значень на коефіцієнт надійності за матеріалом

3.57сідло (saddle)

Ложе для канатів, розташоване на пілоні або стояні, яке дозволяє плавно перегинати канати, змінюючи їхній напрямок

3.58сідло-сепаратор (splay saddle)

Сідло, що дозволяє розділяти окремі канати (пасма)

3.59спіральний канат пасма (spiral strand)

Канат з малою кількістю дротів, що лежать по спіралі навколо прямого дроту, як правило, з 7 або 19-дротовою конфігурацією

3.60спіральний 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)

3.61стаканна 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

3.62стиснене кручення

Кручення стрижня за якого, крім дотичних, виникають напруження нормальні до поверхні перерізу, а депланація змінюється по довжині стрижня

3.63стиснуто-зігнуті стрижні

Стиснуті стрижні, піддані згину поперечним навантаженням

3.64стяжка (clamp)

Пристрій, що охоплює канат через визначені інтервали для утримування форми поперечного перерізу, або для передавання поперечних зусиль на канат (пучок)

3.65тонкостінні перерізи

Перерізи, в яких товщина стінок як мінімум у 10 разів менша за довжину контурної лінії поперечного перерізу

3.66траверсна балка

Поперечна балка основних конструкцій мосту або модульного деформаційного шва, на яку спираються модулі (рейки й еластомерне заповнення)

3.67утома (fatigue of materials)

Деградація механічних властивостей матеріалу деталей і з’єднань через накопичення пошкоджень під дією циклічних навантажень і появу втомних тріщин

3.68фасонка

Листовий елемент конструкції, до якого приєднують інші елементи

3.69фланцеве 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

3.70фрикційне 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

3.71характеристичні (нормативні) значення

Значення, що характеризують розрахунковий параметр з певною ймовірністю, і їх наведено в нормативних документах. Розрізняють характеристичні значення ефектів навантажень і ефектів опору

3.72центрально стиснуті стрижні

Стрижні, в яких рівнодійна сил стиску перетинає поперечний переріз у його геометричному центрі

3.73штабове 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 С.

5 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

5.1Ці 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.

5.2Проєктують 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.

5.3Під 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.

5.4Безвідмовність 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.

5.5Креслення сталевих конструкцій мостів усіх призначень необхідно виконувати відповідно до вимог ДСТУ 9286.

5.6Навантаження для проєктування та розрахунку міцності і стійкості сталевих водопропускних та дорожніх труб приймають згідно з ДБН В.1.2-15.

5.7Розрахунок міцності та стійкості сталевих конструкцій водопропускних та дорожніх труб, а також їхніх елементів і з’єднань виконують відповідно до ДБН В.2.6-198.

5.8Товщину засипки над трубами приймають за розрахунком, але не менше ніж вказано в ДБН В.2.3-22.

5.9Систему 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

6.1.1Для несних та допоміжних конструкцій мостів рекомендовано застосовувати матеріали та вироби, наведені в додатку Б.

6.1.2Базовими 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.

6.1.3У розрахунках показники матеріалу для конструкційних сталей потрібно приймати такими:

– модуль пружності E = 210 000 МПа;

E G = 2 (1 + )

– модуль зсуву ≈ 81 000 МПа;

– коефіцієнт Пуассона у пружній стадії ν = 0,3;

-6 -1

– коефіцієнт лінійного температурного розширення α = 12·10 C.

Примітка. Під час розрахунку впливів на сталезалізобетонну конструкцію від різниці температур залізобетонної плити і сталевої балки коефіцієнт лінійного температурного

-6 -1 розширення приймають таким, що дорівнює α = 10·10 C.

6.2 Канатні елементи

6.2.1Розрахунки канатних елементів і технічні умови виготовлення мають відповідати наданим у додатку Л.

6.2.2Розтягнуті елементи з суцільних стрижнів із зварними або різьбовими закріпленнями можна проєктувати за цими нормами.

6.3 Спеціальні вироби

6.3.1До спеціальних виробів належать опорні частини і деформаційні шви.

6.3.2Розрахунки опорних частин, деформаційних швів і технічні умови виготовлення мають відповідати наданим у додатках П і Р.

6.3.3Ці 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

7.1.1Розрахунки сталевих конструкцій ґрунтуються на двох групах граничних станів.

7.1.2Розрахунки 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.

7.1.3Експлуатаційну надійність мосту має бути забезпечено виконанням таких вимог:

а) обмеження пружних прогинів згідно з ДБН В.2.3-22 для запобігання:

– 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.

Примітка. 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.

7.1.4Для кожного граничного стану елемента, перерізу, з’єднання і споруди загалом має бути виконано умову:

(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 + ), 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

7.2.1Перевірку перерізів елементів виконують за класами перерізів залежно від появи пластичних деформацій, характеру навантажень і виду розрахунків (див. додаток А).

7.2.2Під час виконання всіх розрахунків опір локальній втраті стійкості елементів перерізу має бути забезпечено для всіх класів перерізів.

7.3 Розрахункові схеми

7.3.1Розрахункові 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.

7.3.2Під час визначення зусиль в елементах конструкцій навантаження впливи та відповідні коефіцієнти приймають згідно з ДБН В.1.2-15, а для розрахунків витривалості – згідно з додатком Ж.

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.

7.3.3Для 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.

7.3.4За 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.

7.3.5Ексцентриситет 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.

7.3.6Розраховуючи міцність і витривалість конструкцій, потрібно застосовувати геометричні характеристики перерізів – нетто, а для розрахунків стійкості – брутто.

7.4 Коефіцієнти умов роботи

7.4.1Коефіцієнти умов роботи для елементів і з’єднань приймають згідно з таблицею 7.1.

Примітка 1. Залізничними мостами тут названі мости, розраховані на навантаження СК відповідно до ДБН В.1.2-15.

Примітка 2. Мости під потяги метро або інший міський рейковий транспорт (крім електропоїздів) не відносяться до залізничних мостів.

7.4.2Для 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

7.5.1Характеристичні значення опорів перерізів і з’єднань з прокату, лиття і поковок для різних типів напруженого стану надано в таблиці 7.2.

7.5.2Розрахункові опори приймають як частку від ділення характеристичних значень опорів для різних типів навантажень на коефіцієнти надійності, значення яких наведено в таблиці 7.3.

7.5.3Коефіцієнти надійності опору надано залежно від типів розрахунків, від різновиду елементів і з’єднань. Коефіцієнти, наведені в таблиці 7.3, характеризують похибки в оцінюванні опорів матеріалів і з’єднань, спричинені механічними властивостями матеріалу, розмірами перерізів, недосконалістю розрахункових моделей тощо.

Ryn – опір текучості, напруження, за яких залишкові деформації становлять 0,2 % із забезпеченістю 95 %. Run – тимчасовий опір, напруження, яке дорівнює відношенню найбільшого навантаження, що передує руйнуванню, до початкової площі зразка. Rw,un – тимчасовий опір наплавленого металу шва.

Опір елементів і з’єднань

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

8.2.1Перевірку міцності під час виконання пружних розрахунків за критерієм обмеження величини еквівалентних напружень для критичної точки перерізу допускається застосовувати без обмежень за формулою:

, 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 7.1;

Ryn – опір текучості (характеристичне значення);

γM 0 – коефіцієнти надійності, приймають за таблицею 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.

8.2.2Розрахунки на пружність перерізів елементів, підданих дії поздовжньої сили і згину в двох площинах відносно осей x і y, виконують за формулою:

, 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:

,

,

. 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 В.

8.2.3Формулу (8.2) використовують і тоді, коли один або два з членів навантажень NEd, Mx,Ed і My,Ed дорівнюють нулю.

8.2.4Для 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):

,

. де Ryn, і Run – опір текучості і тимчасовий опір (характеристичні значення);

γM0 і γM2 – коефіцієнти надійності, за таблицею 7.3;

An – площа перерізу, нетто.

8.2.5Розтягнуті елементи мостів та підвісних систем з прокату (не тільки округлої форми) потрібно відносити до розтягнутих елементів групи А і розраховувати згідно з додатком Л.

8.3 Розрахунки перерізів класу 2. Розрахунки на пружну пластичність

8.3.1Розрахунки на міцність позацентрово стиснутих і стиснуто-зігнутих, позацентрово розтягнутих і розтягнуто-зігнутих стрижнів під час згину у двох головних площинах виконують за формулою:

, 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.

8.3.2Коефіцієнт κ для двотаврових, коробчастих і таврових перерізів залежно від відношення площі меншого поясу Af,min до площі стінок Aw допускається приймати за формулою:

.

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.

8.3.3Під час розрахунків з урахуванням появи пластичних деформацій, для елементів, що сприймають зусилля різних знаків, обмежують розмах напружень за пружних розрахунків за формулою:

, 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.

8.4Елементи, піддані зрізу

8.4.1Значення дотичних напружень  для перерізів класу 1 під час пружних розрахунків мають задовольняти умову:

, 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:

, де a – крок болтів; d – діаметр отвору.

8.4.2Для перерізів класу 2 розрахункова величина зрізу QEd для всіх типів перерізів має задовольняти умову:

, де Qpl,Rd – розрахунковий пластичний опір зрізу, що оцінюють з прямокутної епюри напружень у стінках:

, де AQ – площа зрізу, яка дорівнює:

– для перерізів із стінками – площі стінок:;

– для труб:. де A – площа поперечного перерізу;

hw – висота стінки;

tw – товщина стінки.

8.5Елементи, піддані крученню

8.5.1У 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.

8.5.2Одночасний вплив вільного і стисненого кручення допускається не враховувати.

8.5.3Напружений стан у разі вільного кручення характеризують появою дотичних напружень, які визначають за формулою:

, де Mt – діючий крутильний момент у перерізі;

Wt – крутильний момент опору (знаходити згідно з додатком Г).

8.5.4Напружений стан за стисненого кручення характеризують появою нормальних напружень за формулою:

, де Bω – бімомент;

ω – секторіальна координата;

Iω – секторіальний момент інерції;

I  W =  

– секторіальний момент опору.

8.5.5Загальний напружений стан елемента, що підданий впливу поздовжньої сили, згинальних моментів і стисненому крученню, визначають за формулою для нормальних напружень:

, 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).

B    I 

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:

, 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.

8.6Елементи, піддані згину і зрізу

8.6.1Для перерізів класу 1 перевірку міцності для критичної точки перерізу виконують за формулою (8.1).

8.6.2Для перерізів класу 2 у разі дії дотичних напружень менших ніж 50 % від граничних, впливом зрізу на опір згину можна нехтувати. Якщо дотичні напруження перевищують 50 % від

 R  yn   0,5     3  граничних, під час розрахунку опору перерізів на згин потрібно вводити зменшувальний коефіцієнт (1 – ) до розрахункового опору текучості і користуватися формулою:

, де – для зрізу;

 Q 2 Ed  =  2  − 1   Q  pl T Rd,, 

– для кручення;

Qpl,Rd знаходять за формулою (8.14);

 t Ed, Q = 1 −  Q pl T Rd,, pl Rd, 1,25 R / 3 yn

– для двотаврів;

– для швелерів;

– для замкнених перерізів, де t,Ed і ,Ed розрахункові дотичні напруження у разі вільного і стисненого кручення за формулами (8.15) і (8.18).

8.6.3Для 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 А.

9 КАНАТНІ ЕЛЕМЕНТИ ВИСЯЧИХ І ВАНТОВИХ МОСТІВ

9.1Розрахунки на міцність сталевих канатів виконують відповідно до додатка Л.

9.2Поздовжню 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).

9.3Поперечну повзучість εcr,y сталевих спіральних і закритих канатів потрібно приймати за даними виробника канатів.

9.4Для канатів з паралельними дротами повзучість можна не враховувати.

10 РОЗРАХУНКИ НА СТІЙКІСТЬ СТРИЖНІВ І БАЛОК

10.1Розрахунки 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.

10.2Плоску 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:

, де NEd – розрахункова сила стиску;

N Rk N = Rd  M 1

– розрахунковий опір перерізу;

NRk = A·Ryn – характеристичний опір перерізу;

A – площа перерізу елемента, брутто;

Ryn – характеристичний опір текучості сталі;

 – коефіцієнт поздовжнього згину, який визначають за розділом Д.2 додатка Д залежно від гнучкості елемента λ і приведеного відносного ексцентриситету eef;

γM1 = 1,1 – коефіцієнт надійності для розрахунків на стійкість;

m – коефіцієнт умов роботи (таблиця 7.1).

Гнучкість елемента λ визначають за формулою:

, де lef – розрахункова або ефективна довжина елемента (див. розділ 12);

і – радіус інерції перерізу відносно осі найбільшої гнучкості.

Приведений відносний ексцентриситет eef визначають за таблицею 10.1.

Кінець Таблиці 10.1

10.3Розрахункові 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 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 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 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:

, де гнучкість наскрізного елемента в площині з’єднувальних планок або перфорованих листів;

l ef a,  = a і a

– 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 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:

, 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:

, де ∑ 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 і – 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.

10.4Складені близько розташовані елементи, що контактують між собою в місцях прокладок (рисунки 10.2 і 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 10.2.

Рисунок 10.2 – Складені елементи з близько розташованими гілками

Рисунок 10.3 – Складені зіркоподібні елементи з парою прокладок

де imin – мінімальний радіус інерції одної гілки

Для нерівнополичних кутиків (рисунок 10.3) стійкість відносно осі x – x можна визначити за формулою:

, де i0 – мінімальний радіус інерції складеного елемента.

10.5Для суцільностінчастих елементів, що мають тільки одну вісь симетрії, втрата стійкості виникає за згинально-крутильною формою, навіть у разі центрального стиску.

У таблиці 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 Д.

Центрально стиснуті елементи з одною віссю симетрії y для Ix > Iy

Кінець Таблиці 10.3

Позацентровий стиск або стиск зі згином у площині, що збігається з площиною симетрії y для Ix > Iy

Стиск та згин у двох площинах для стрижня з площиною симетрії y для Ix > Iy

Згин балки в площині симетрії y для Ix > Iy

Згин у двох площинах для балки з площиною симетрії y для Ix > Iy

Примітка. Крім перевірки за формулою 10.9,потрібно виконати розрахунок плоскої форми втрати стійкості в площині осі 𝑦 з ексцентриситетом 𝑒 (за 𝑒 = 0) і в площині осі 𝑥 з ексцентриситетом 𝑒 (за 𝑦 𝑥 𝑥 𝑒 = 0). 𝑦

У таблиці позначено:

m – коефіцієнт умов роботи за таблицею 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;

 – коефіцієнт впливу форми перерізу, який визначають за додатком 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.

10.6Перевірку 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

11.1Сталеві конструкції несних конструкцій мостів, що виготовлені з ортотропних плит, умовно поділяють на окремі елементи, стійкість яких має бути перевірено.

9

Рисунок 11.1 – Елементи, що потребують перевірки стійкості

Номерами на рисунку 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.

11.2Пластинки 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:

;

– для циліндричних труб, діаметром D:

;

– для прямокутних труб:

, де k – параметр, який приймають за таблицею 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 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.

Для плит, обпертих одною кромкою (рівномірний стиск вздовж кромок)

Для плит, обпертих двома кромками (рівномірний стиск вздовж кромок)

Для елементів типу 5, а саме для стиснутих кромок поздовжніх ребер ортотропних плит проїзду під час згинання, виконують розрахунки згідно з додатком 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.

11.3Для критичних випадків (якщо втрата стійкості призведе до перерозподілу зусиль у перерізі) оцінюють стійкість пластинок з урахуванням пружних деформацій усіх елементів перерізу.

11.4Для 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 11.2 (у запас).

11.5Для 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:

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 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):

,

.

Коефіцієнт защемлення пластинки ν, який знаходять за формулами таблиці 11.3, не може мати від’ємного значення, і тоді його приймають ν = ∞. Значення ν = 0 означає защемлення кромки; значення ν = ∞ означає шарнірне обпирання.

Коефіцієнт ξ, що враховує перекошення епюри напружень по границях пластинки, визначають (для перерізів брутто) за формулою:

, 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.

12 РОЗРАХУНКОВІ ДОВЖИНИ

12.1Розрахункові довжини lef елементів головних ферм, крім елементів перехресної решітки, приймають за таблицею 12.1.

l – геометрична довжина елемента (відстань між центрами вузлів) у площині ферми; l1 – відстань між вузлами, закріпленими від зміщення з площини ферми * Розрахункову довжину опорних розкосів і опорних стояків біля проміжних опор нерозрізних прогонових будов приймають як для інших елементів решітки.

12.2Розрахункову 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:

, де l1 – відстань між вузлами, закріпленими від зміщення з площини ферми (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.

12.3Розрахункові 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 таблицею 12.2; для розтягнутих елементів – такими, що дорівнюють повній геометричній довжині елемента lef = l1 (див. таблицю 12.1).

12.4Перевіряючи загальну стійкість балки, розрахункову довжину стиснутого поясу приймають такою, що дорівнює:

– 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.

12.5Розрахункову 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:

, 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 12.3.



Коефіцієнти розрахункової довжини для ферми з полігональним або балки з криволінійним верхнім поясом необхідно визначати за таблицею 12.3, найбільше переміщення δ приймають для рами, розташованої в середині прогону.

Примітка 1. Якщо розрахункова довжина lef ˂ 1,3·d, то її визначають з розрахунку стійкості стрижня на пружних опорах.

Примітка 2. Для проміжних значень ξ коефіцієнт μ визначають за лінійною інтерполяцією.

У таблиці 12.3 позначено:

,

, 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.

12.6Розрахунок 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

, де l – довжина прогону арки;

α = f / l – коефіцієнт (f – стріла підйому арки);

ς – коефіцієнт, який приймають за таблицею 12.4.

ς1 та ς2 – коефіцієнти, який приймають за таблицею 12.5; α = f/l за формулою (12.5); β = E·Ib/(E·Ia); де – Ib і Ia – моменти інерції балки жорсткості й арки, відповідно; * у разі відношення згинальної жорсткості балки до арки понад 0,8, розрахункову довжину арки визначають як для двошарнірної з нерозрізною балкою жорсткості, що з’єднана з аркою стояками.

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 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.

Примітка. Для проміжних значень α коефіцієнти ς1 і ς2 визначають за лінійною інтерполяцією.

12.7Розрахункову 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 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

l = 0,6  l ef хрестової решітки в’язей. Радіус інерції приймають мінімальним: і = imin..

12.8У 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:

, 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:

.

У «відкритих» прогонових будовах приймають, інакше – за формулою:

, де Іс 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 –

, а між ребрами не більше ніж –.

13 ГРАНИЧНА ГНУЧКІСТЬ СТРИЖНЕВИХ ЕЛЕМЕНТІВ

13.1Гнучкість стрижневих елементів λ не має перевищувати значень, наведених у таблиці 13.1.

14 РОЗРАХУНКИ НА ВИТРИВАЛІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ СТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ

14.1Розрахунки на витривалість сталевих елементів мостів усіх систем і призначень виконують відповідно до додатка 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.

14.2Розрахунки 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 Ж, і приймати більш несприятливі значення.

14.3Розрахунки на витривалість елементів сталевих конструкцій і з’єднань залізничних мостів (крім сталевих канатних елементів) допускається виконувати за формулами:

,

, де – абсолютне найбільше значення нормальних напружень – додатне під час розтягу;

 max,ef

– абсолютне найбільше значення дотичних напружень для розрахунків кутових швів;

 fat

– коефіцієнт, що враховує зменшення розрахункового опору текучості за рахунок утоми, який визначають за формулою:

.

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;

 – коефіцієнт, що залежить від довжини завантаження λ лінії впливу для розрахунків σmax, який визначають за формулами:

(14.4)

 = 1 (для λ ≥ 22 м);  = ν – ξ·λ (для λ < 22 м).

Коефіцієнти ν та ξ визначають за таблицею 14.2;

α та δ – коефіцієнти, що враховують марку сталі і змінність режиму навантаження, які визначають за таблицею 14.1.

β – ефективний коефіцієнт концентрації напружень, який визначають за додатком И;

ρ – коефіцієнт асиметрії циклів змінних напружень, який визначають за формулами:

,

, σmin, σmax та τmin, τmax – найменші та найбільші напруження за абсолютними значеннями зі своїми знаками, що знайдені в тому самому перерізі.

14.4Розрахунки на витривалість відповідно до додатка И і 14.3 ґрунтуються на значеннях номінальних напружень – напружень, у перерізі або елементі, що визначені без урахування локальних ефектів концентрації напружень, наприклад, біля швів зварювання або біля отворів. Для випадків, в яких ефект концентрації напружень не охоплено стандартними табличними випадками, оцінюють витривалість за локальними напруженнями відповідно до вимог ДСТУ-Н Б EN 1993-1-9.

 fat

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

15.1.1Цикл 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.

15.1.2Якщо не вказано інше, то розрахунковий напружений стан конструкції має бути визначений як пряма сума ефектів від глобальних і локальних навантажень за формулою:

.

Ефекти навантажень (зусилля, напруження, деформації) потрібно отримувати від дії навантажень і впливів для найбільш несприятливої проєктної ситуації, яка передбачена додатком «Аварійні ситуації» потрібно враховувати окремо згідно з розділом 27 ДБН В.1.2-15.

15.1.3Деталізація розрахункових схем для елементів головних ферм має бути достатньою для визначення ефектів навантажень від ексцентриситетів, що виникають під час створення конструкції ферми.

15.1.4Для 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.

15.1.5Жорсткості балок потрібно визначати з урахуванням ефективної ширини плит відповідно до додатка В.

15.1.6Елементи, 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.

15.1.7Результати 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

15.2.1Зусилля 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 15.1.

У формулах таблиці 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 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 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.

15.2.2Зменшення 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.

15.2.3Розрахунок 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:

, де Nc – зусилля в розпірці в’язей;

lm – відстань між центрами вузлів прикріплення елементів до поясу.

15.3 Розрахунки елементів проїзду

15.3.1Проїзну 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.

15.3.2Правила проєктування і розрахунку ортотропних плит наведено в додатках Е, Ж і М.

15.3.3Поздовжні 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.

15.3.4За 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.

15.3.5Зусилля 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.

15.3.6Зусилля 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.

15.3.7Поздовжні 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.

15.3.8Поперечні 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:

, згинальний момент у підвісці або стояку:

– біля краю прикріплення поперечної балки:

,

– у рівні центра найближчого до поперечної балки вузла поперечних в’язей між стояками, а за їхньої відсутності у рівні центра протилежного поясу головної ферми:

.

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.

15.3.9У 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

15.4.1Розрахунки фрикційних з’єднань, з’єднань на звичайних болтах, заклепках і пальцях виконують відповідно до додатка К.

15.4.2Розрахунки зварних з’єднань виконують відповідно до додатку Н.

16 КОНСТРУЮВАННЯ

16.1 Загальні вимоги

16.1.1Під 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.

16.1.2Під 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).

16.1.3Для 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).

16.1.4У 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

16.2.1У 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

16.2.2Поздовжні в’язі потрібно центрувати в плані з поясами головних ферм, ексцентриситети в прикріпленні з площини в’язей мають бути мінімальними.

16.2.3У 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.

16.2.4У 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.

16.2.5Для 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.

16.2.6Кріпити 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.

16.2.7Під час конструювання вузлів ферм забезпечують місцеву стійкість стиснутих ділянок вузлових фасонок відповідною товщиною або підкріплюючи вільні кромки кутиками або ребрами.

16.2.8Для зменшення кількості з’єднувальних зварних швів перерізи складених елементів решітчастих ферм потрібно проєктувати з мінімальної кількості деталей.

16.2.9У 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.

16.2.10У 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

16.3.1Найменшу товщину деталей елементів прогонових будов і опор приймають на основі розрахунку міцності, стійкості, витривалості, жорсткості і коливань, але не менше зазначеної в таблиці 16.1.

* для пішохідних мостів

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.

16.3.2У 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.

16.3.3У 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.

16.4Заміна товщини поясних листів. Пакети з двох і більше листів

16.4.1У 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

16.4.2Фактичну зміну товщини поясу потрібно подовжити за місце теоретичного обриву на довжину ширини поясу або на половину ширину поясу коробки.

16.4.3Пакети 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 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.

16.4.4Розмір C, притуплення кінця додаткового листа, приймають не меншим ніж 50 мм, у разі приварювання стінки до листа, як показано на рисунку 16.4. Умовні познаки: 1 – пояс балки; 2 – стінка балки; 3 – накладений лист поясу.

Рисунок 16.4 – Схема приварювання стінки по місцю обриву додаткового листа

16.4.5Стик пакету з двох листів потрібно виконувати з обробленням кромок і на вивідних планках, як показано на рисунку 16.5. Умовні познаки: 1 – додатковий лист поясу зверху; 2 – додатковий лист поясу знизу; 3 – вивідні планки.

Рисунок 16.5 – Схема оброблення кромок у пакеті листів і розміщення вивідних планок

Розроблення технології монтажного зварювання пакету листів виконують відповідно до специфікації, розробленої згідно з ДСТУ EN 1090-2. Кути оброблення листів α1 і α2, зварювальний зазор g і розмір шва s потрібно надавати в кресленнях КМ і, за потреби, у специфікації.

16.4.6У 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 16.6.

Рисунок 16.6 – Схеми посилення поясів коробок накладеними листами зовні і в середині коробок

16.5 Ребра жорсткості відкритих балок і коробок

16.5.1Стінки 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.

16.5.2Вимоги до жорсткості і стійкості поздовжніх і поперечних ребер надано в розділі Е.2 додатка Е.

16.5.3Поздовжні 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.

16.5.4Поперечне 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.

16.5.5У 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.

16.5.6Усі 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.

16.5.7У 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.

16.5.8Швиприварення 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

16.6.1Зусилля 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.

16.6.2Попереднє 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 Л.

16.7 Деталі конструкцій

16.7.1Загальні критерії конструювання сталевих мостових конструкцій щодо захисту від корозії визначають згідно з ДСТУ ISO 12944-3.

16.7.2Гілки стиснутих складених стрижнів із болтовими з’єднаннями, а також стиснутозігнуті 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.

16.7.3Приварювання 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 Б.

16.7.4Проєктують зварні з’єднання несних елементів прогонових будов методом оцінювання витривалості, на основі порівняння категорій утоми відповідно до додатка Ж.

16.7.5Поперечні стикові шви поясів і стінок балок, у тому числі шви будь-якого напрямку листів настилу ортотропних плит проїзду, мають відповідати вимогам, наданим на рисунку 16.7.

Рисунок 16.7 – Схема механічного оброблення стикових двобічних швів і 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 16.7).

16.7.6Зварні 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 16.8.

Рисунок 16.8 – Стикові шви листів на повну товщину (ліворуч) і на неповну товщину (праворуч)

16.7.7Місця 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 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 16.10.

Рисунок 16.10 – Схема оброблення посилення шва зварювання коробчастого перерізу

16.7.8У 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.

16.7.9Протиугони 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.

16.7.10Вимоги до проєктування канатних елементів надано в додатку П.

16.8 Конструкція планок і перфорованих листів

16.8.1У 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.

16.8.2Довжина 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.

16.8.3Кількість 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

16.9.1У болтозварних прогонових будовах допускається застосовувати стикові і накладні компенсатори ослаблення перерізу елементів болтовими отворами. Посилення можна виконувати по один бік від листа (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.

16.9.2Для 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 16.12 – 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 стиснуторозтягнутого 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.

16.9.3Поясні 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 16.13 – 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 16.14 – Схема обриву поясу двотаврової балки

16.10Конструкції ортотропних плит, опорних частин і деформаційних швів

16.10.1Вимоги до проєктування ортотропних плит надано в додатку М.

16.10.2Вимоги до конструювання, розрахунків і установлення опорних частин надано в додатку Р.

16.10.3Вимоги до застосування й улаштування деформаційних швів надано в додатку П.

(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 А.1.

А.2 Клас 1. Пружна робота перерізу

А.2.1Для перерізів класу 1 розрахункові напруження можна допустити лише в крайній фібрі поперечного перерізу. Для цього випадку граничний згинальний момент визначають за формулою таблиці А.2.

А.2.2Для перерізів класу 1 напруження в жодній фібрі не можуть перевищувати

R  m /  yn M 0 розрахункового опору текучості.

А.2.3Обмежень до застосування немає. Поперечні перерізи класу 1 можна застосовувати для всіх розрахунків несних конструкцій мостів.

А.3 Клас 2. Обмежені пластичні деформації

А.3.1Робота 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.

А.3.2Пластичні деформації εpl для ребер ортотропних плит не мають перевищувати значення 0,0025, для інших несних конструкцій – значення 0,0006.

А.3.3Граничний згинальний момент за умови обмежених пластичних деформацій визначають за рекомендаціями таблиці А.3.

А.3.4Пружнопластичну 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

1,8  m R /  yn M 0 знаків, перевищує. А.4 Клас 3. Необмежені пластичні деформації (пластичний шарнір)

А.4.1Роботу поперечного перерізу характеризують досягненням напружень текучості по всій висоті перерізу.

А.4.2Граничний момент балки за умови необмежених пластичних деформацій оцінюють за формулами таблиці А.4

.

А.4.3Необмежені 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.4.4Обмеження щодо врахування необмежених пластичних деформацій як граничного стану перерізів, пов’язані з локальною стійкістю елементів перерізу і залежать від величини поперечної сили.

А.4.5Обмеження, пов’язані з локальною стійкістю елементів перерізу, характеризують співвідношенням їхніх розмірів, наведено в таблиці А.6.

А.4.6У 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:

, де – зменшувальний коефіцієнт;

– коефіцієнт;

QEd – діюча поперечна сила;

R yn Q = m   h  t Rd w w 3   M1

– розрахунковий опір перерізу зрізу;

hw і tw – висота і товщина стінки.

(довідковий)

МАТЕРІАЛИ ТА ВИРОБИ Б.1 Загальна характеристика прокату і виробів Б.1.1 Рекомендовані стандарти на прокат і вироби наведено в таблиці Б.1.

Б.1.2Перелік виробів, наданий у таблиці Б.1, не є вичерпним.

Б.2Сталевий листовий, сортовий та фасонний прокат

Б.2.1Сталевий прокат для мостових конструкцій

Б.2.1.1Сталевий прокат (листовий, сортовий, фасонний) для основних (несних) конструкцій мостів приймають з переліку марок сталей, що наведено в таблиці Б.2, крім установлених у примітках до таблиці. Холоднокатані сталеві профілі застосовують для трапецієподібних, V та U–ребер ортотропних плит.

ДСТУ EN 10025-2 Вироби гарячекатані з конструкційної сталі. Частина 2. Технічні умови постачання нелегованих конструкційних сталей

ДСТУ EN 10025-3 Вироби гарячекатані з конструкційної сталі. Частина 3. Технічні умови постачання зварюваних дрібнозернистих конструкційних сталей, підданих нормалізації або нормалізованому прокатуванню

Продовження Таблиці Б.2

ДСТУ EN 10025-4 – Вироби гарячекатані з конструкційної сталі. Частина 4. Технічні умови постачання термомеханічно оброблених зварюваних дрібнозернистих сталей

ДСТУ 8817 Прокат конструкційний з нелегованої та легованої сталі для мостобудування.

Технічні умови

ГОСТ 5521 Прокат сталевий для суднобудування. Технічні умови [5]

ТУ У 27.1-05416923-085:2006 [2]

ТУ У 27.1-05416923-085:2006 [2]

Ryn – опір текучості (характеристичне значення): напруження за яких залишкові деформації становлять 0,2 % із забезпеченістю 95 %. Run – тимчасовий опір (характеристичне значення): напруження, яке дорівнює відношенню найбільшого навантаження, що передує руйнуванню, до початкової площі зразка

Кінець Таблиці Б.2

Примітка 1. Прокат, позначений *, не допускається для виготовлення головних балок (ферм) прогонових будов.

Примітка 2. Для елементів прогонових будов (крім головних балок або ферм) прокат, позначений *, має обмежене застосування для основних несних конструкцій мосту у зв’язку з невиконанням вимоги із забезпечення ударної в’язкості за температури мінус 40 С (див. Б.4.2.). Прокат, позначений *, рекомендується застосовувати для конструкцій без зварювання, для холоднокатаних поздовжніх ребер ортотропних плит, для поперечних ребер і поздовжніх ребер на стінках головних балок, для елементів в’язей.

Примітка 3. Допускається застосовувати прокат, не охоплений переліком таблиці Б.2, у разі якщо він задовольняє вимогам, наданим у додатку Б.4.

Примітка 4. Допускається використовувати атмосферостійкий прокат відповідно до ДСТУ EN 10025-5 і високоміцний прокат відповідно до ДСТУ EN 10025-6 у разі якщо в проєкті доведено доцільність застосування, і якщо він задовольняє вимогам, наданим у додатку Б.4.

Примітка 5. Значення CEV надано для середніх значень умісту хімічних елементів. Для марок Е36 та Е40 має бути виконано умову з обмеження вуглецевого еквіваленту порахованого на вмісті тільки вуглецю та марганцю: C + Mn/6 ≤ 0,4 %.

Б.2.2Сталевий прокат допоміжних конструкцій

Б.2.2.1Допускаються 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.2.2.2Допускаються 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.2.2.3Допускаються 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.2.2.4Застосовувати круглі труби допускається без обмежень.

Б.2.3Сталевий прокат порожнистих профілів

Б.2.3.1Прокат поширюється на круглі, квадратні і прямокутні труби холодного формування й обробленого в гарячому стані відповідно до стандартів ДСТУ EN 10219 і ДСТУ EN 10210.

Б.2.3.2Механічні властивості прокату мають відповідати таблиці Б.3.

ДСТУ EN 10219 Профілі порожнисті зварні холодного формування, з нелегованих і дрібнозернистих сталей для конструкцій. Частина 1. Технічні умови постачання. Частина 2.

Допуски, розміри і характеристики профілів.

Кінець Таблиці Б.3

ДСТУ EN 10210 Профілі порожнисті, кінцево оброблені в гарячому стані, з нелегованих і дрібнозернистих сталей для конструкцій. Частина 1. Технічні умови постачання.

Частина 2. Допуски, розміри і характеристики профілів.

Примітка 1. Прокат, позначений *, рекомендується застосовувати для основних несних конструкцій на умовах, наведених у примітках до таблиці Б.2.

Примітка 2. Вуглецевий еквівалент, позначений **, використовують для товщин прокату ≤ 16 мм.

-20

Примітка 3. Для сталей виготовлення N або M значення роботи удару KV =40 Дж,

-30 –50

KV =27 Дж. Для сталей виготовлення NL або ML значення роботи удару KV =27 Дж.

Примітка 4. Для профілів холодного формування із співвідношенням розмірів D/t < 15

(круглого перерізу) і (B+H)/2·t < 12,5 мінімальне відносне подовження має бути зменшене вдвічі.

Б.3 Виливки

Б.3.1Для 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.3.2Виливки 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.3.3У 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.3.4Попереднє оцінювання хімічного складу і механічних властивостей виливок допускається виконувати на основі стандартів ДСТУ EN 10213-1 та ДСТУ EN 10213.

Б.4Критерії оцінювання прокату для використання в основних несних конструкціях мостів

Б.4.1Вимоги до суцільності і поверхні прокату

Якість прокату за суцільністю має відповідати класам S2 або S3 для поверхні прокату і E3 або E4 – для бічних ділянок відповідно до ДСТУ EN 10163-2.

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.4.2Мінімальне значення роботи удару

Мінімальне значення роботи удару має становити:

–40

– для основних несних конструкцій KV = 27 Дж;

–20

– для допоміжних конструкцій KV = 27 Дж.

Якщо нормоване в стандартах значення надано меншим, сталь допускається використовувати на основі значень ударної в’язкості, наданих у заводських сертифікатах.

Б.4.3Максимальне значення вуглецевого еквіваленту

Б.4.3.1Для елементів без зварювання значення вуглецевого еквіваленту не нормують.

Б.4.3.2Значення вуглецевого еквіваленту визначають за формулою:

, де C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu – масові частки вуглецю, марганцю, хрому, молібдену, ванадію, нікелю і міді.

Б.4.3.3Для сталей із значним умістом кремнію Si для розрахунку вуглецевого еквівалента рекомендується використовувати формулу згідно з ДСТУ 8541:

, де C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, P – масові частки вуглецю, марганцю, кремнію, хрому, нікелю, міді, ванадію і фосфору.

Б.4.3.4Значення CEV не має перевищувати значення, наведені у стандартах або визначені за середнім умістом хімічних складових, наведені у стандартах.

Б.4.3.5Якщо значення CEV, отримані за сертифікатами виробника, перевищують допустимі значення, застосовувати прокат можна тільки за умови розроблення спеціальної технології зварювання.

Б.4.3.6Якщо значення CEV перевищує 0,5, прокат допускається застосовувати тільки за умови розроблення спеціальної специфікації на основі зварювання і випробування зразків.

Б.4.4Мінімальні значення пластичності

Б.4.4.1Пластичність матеріалу оцінюють відношенням мінімального тимчасового опору до характеристичного значення опору текучості Run/Ryn і відносним подовженням перед розривом.

Б.4.4.2Відношення Run/Ryn не повинні бути меншими від значень, наданих у таблиці Б.4.

Б.4.4.3Мінімальне подовження після розриву циліндричного або плоского зразка діаметром або товщиною не менше ніж 3 мм з початковою розрахунковою довжиною не меншою

l = 5,65 A і 0 за (A0 – площа поперечного перерізу зразка) для прокату товщиною до 100 мм надано в таблиці Б.5.

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 Н). У результаті випробування мають бути отримані дані стосовно механічних властивостей і ударної в’язкості наплавленого металу.

Б.5.1Стандарти на зварювання

Стандарти на зварювання надано в розділі 2.

Б.5.2Розрахункові опори зварних з’єднань

Опір зварних з’єднань визначають за формулами таблиці Б.6.

Rw,un – тимчасовий опір розриву металу шва, приймають за сертифікатами виробника зварювальних

 = 1, 0 M 0 матеріалів (для поширених матеріалів наведено у таблицях Б.7 – Б.12). – коефіцієнт надійності для стикових швів приймають як для основного металу;

 = 1, 25 M 2

– коефіцієнт надійності для зварного з’єднання.

Б.5.3Класифікація 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 = 27 Дж, як по металу шва, так і в ділянці сплавлення з основним металом.

Б.5.4Механічні 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.5.4.1Покриті електроди

Для електродів, класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж, механічні характеристики металу шва, наплавленого покритими електродами, надано в таблиці Б.7, а для ручного дугового зварювання високоміцних сталей у таблиці Б.8.

Б.5.4.2Дріт 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 Б.9.

Б.5.4.3Дріт 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.

Для зварювальних дротів: S (суцільних) і T (трубчастих), класифікованих за опором текучості і енергією удару 47 Дж, механічні характеристики металу шва надано в таблиці Б.11.

Б.5.4.4Дроти для зварювання під флюсом

Б.6 Кріпильні вироби

Механічні властивості і розрахунки кріпильних з’єднань надано в додатку К.

(довідковий)

РОЗРАХУНКИ ЕФЕКТИВНОЇ ШИРИНИ ПЛИТ

В.1 Ефективні геометричні характеристики перерізів

В.1.1Під 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.1.2Нерівномірність розподілу нормальних напружень по ширині плити, за рахунок ефекту запізнення дотичних напружень, враховують введенням ефективних (зменшених) геометричних характеристик перерізу замість фактичних.

В.1.3Ефективну 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.1.4У 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.2.1Ефективну ширину плити визначають за формулою:

, де b0 – фактична ширина плити;

β – коефіцієнт редукції;

b eff

– ефективна ширина плити (див. рисунок В.1).

Рисунок В.1 – Фактичний і ефективний перерізи

В.2.2Коефіцієнт редукції β можна оцінити за формулами таблиці В.1 та параметром:

,

, де Ast – площа поздовжніх ребер плити на ділянці завширшки b0;

t – товщина листа настилу.

Позначення надано на рисунку В.1.

Le – ефективна довжина прогону, яку визначають керуючись схемою, на рисунку 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.2.3Значення коефіцієнтів редукції  залежно від коефіцієнта  і форми ділянки епюри моментів по довжині балки визначають за формулами таблиці В.1

В.2.4Для кількісного оцінювання характеру розподілу напружень по ширині плити можна скористатися формулами, що наведені в таблиці В.2.

В.2.5Наведена методика оцінювання нерівномірності розподілу нормальних напружень по ширині поясів балки жорсткості передбачає пружну роботу плит.

В.3 Коефіцієнти редукції на основі просторових розрахунків

В.3.1Ефективну ширину плити bef під час розрахунків у пружнопластичній стадії знаходять за формулою:

, де i – коефіцієнт редукції і-того відрізка;

bi – ширина i–того відрізка.

В.3.2У розрахунках з обмеженою пластичною деформацією εpl = 0,0006 для сталі класу міцності С390, коефіцієнт редукції (зменшення) i залежно від відношення σmin / σmax знаходять за таблицею В.3.

*min і *max – найменше і найбільше нормальне напруження по краях i-того відрізка плити шириною bi, знайдені розрахунком просторової схеми в пружній стадії. Рисунок В.3 – Коефіцієнти редукції для пружнопластичної роботи перерізу із сталі класу С390

В.3.3Для 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:

;

;

;

, де – коефіцієнт; – мінімальне напруження, 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.3.4Для пружних розрахунків ефективну ширину полиць bef визначають як ширину сторони прямокутника з площею, що дорівнює площі епюри нормальних напружень Aσ за формулою:

.

(довідковий)

КРУЧЕННЯ

Г.1 Вільне кручення

Формули для розрахунків дотичних напружень у стрижнях різних перерізів у разі вільного кручення (Сен-Венана) надано в таблиці Г.1.

Коефіцієнт δ в таблиці Г.1 знаходять за таблицею Г.2. Коефіцієнт α і β в таблиці Г.1 знаходять за таблицею Г.3.

I =   s t3 / 3 t

Значення коефіцієнтів δ для перерізів різних типів для формули

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

k = G I / (E I) t 

.

Нормальні напруження визначають за формулою:

.

У перерізах стрижня, крім нормальних, виникають і дотичні напруження, що визначають за формулою:

, 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.

(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 Д.1, Д.2 і Д.3:

λ – гнучкість;

λx, λy – гнучкості відносно осей;

λef – приведена гнучкість;

φ, φc, φb – коефіцієнти поздовжнього згину.

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.3.1Для 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:

.

Значення коефіцієнтів η визначають за формулами таблиці Д.4.

Af – площа полиць (горизонтальних елементів); Aw – площа стінок (вертикальних елементів);

M A e =  rel N W c

– відносний ексцентриситет; M – найбільше значення згинального моменту по довжині стрижня;

 =  R / E yn

– умовна гнучкість.

Д.3.2Для стиснутих стрижнів з двома осями симетрії значення приведених відносних ексцентриситетів eef визначають з урахуванням дійсної епюри моментів залежно від ефективного

 =  R / E yn ексцентриситету eef.M1 і умовної гнучкості, користуючись даними таблиці Д.5.

Д.3.3Ефективний ексцентриситет eef.M1 визначають за формулою:

, де – коефіцієнт форми, який знаходять за формулами таблиці Д.4;

M1 – найбільший момент у кінцевому перерізі стрижня.

Д.3.4Розрахункові значення моменту в перерізах стрижня з однією віссю симетрії, що збігається з площиною згину, знаходять за таблицею Д.6.

Mmax– найбільший згинальний момент у межах довжини стрижня; M1 – найбільший згинальний момент у межах середньої третини довжини стрижня, але не менше ніж 0,5· Mmax;

erel – відносний ексцентриситет, визначають за формулою:;

– умовна гнучкість, визначають за формулою:.

Примітка. У всіх випадках потрібно приймати M ≥ 0,5· Mmax.

Д.4 Розрахунки критичних зусиль Ncr та Mcr

Д.4.1Загальне

Д.4.1.1Для стрижнів, у яких центр ваги не збігається з центром згину, втрата стійкості виникає за згинально-крутильною формою.

Д.4.1.2Гнучкість елементів визначають з використанням критичних зусиль Ncr і Mcr.

Д.4.2Формули для розрахунків критичних зусиль

Д.4.2.1Критична 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:

(Д.3)

Д.4.2.2Критична 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:

, де

;

;

;

.

Д.4.2.3Критична 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:

, де

,

,

,

.

Д.4.2.4Критичний момент Mcr для згинально-крутильної втрати стійкості від рівномірного

I  I x y навантаження балки інтенсивністю q для згину в площині симетрії y–y за умови знаходять за формулою:

.

Д.4.2.5Критичний 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:

, де,

;

.

Те саме можна знайти за формулою:

, 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:

, де E і Ryn – модуль пружності і характеристичний опір текучості сталі;

N – поздовжнє зусилля в стиснутому поясі та прилеглій ділянці стінки:

,

Af, Aw – площа стиснутого поясу і площа стінки;

 = l / і ef φ – коефіцієнт поздовжнього згину стиснутого поясу з гнучкістю;

і – 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.

Позначення в таблиці Д.7:

і – ширина і товщина стиснутого поясу; h – відстань між осями поясів.

l / b ef f

Для балок із закріпленням поясу на високоміцних болтах табличні значення може бути збільшено в 1,2 рази;

Для балок із відношенням, у формулах потрібно приймати.

(обов’язковий)

РОЗРАХУНКИ НА МІСЦЕВУ СТІЙКІСТЬ ПЛАСТИНОК,

РЕБЕР ЖОРСТКОСТІ Й ОРТОТРОПНИХ ПЛИТ

Е.1Розрахунки на місцеву стійкість стінок балок, підкріплених ребрами жорсткості

Е.1.1Визначення 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 Е.1.

Рисунок Е.1 – Схема до розрахунку стінки на стійкість відсіків

(2) Розрахунок стійкості відсіку поділено на етапи, як показано на рисунку 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;

Визначення діючих розрахункових напружень σx, σy, τxy

Визначення приведених критичних напружень,, залежно від розрахункового випадку за таблицею Е.1

Знаходження критичних напружень, і на основі приведених критичних напружень, і за формулами, що наведено в таблиці Е.11

Виконання перевірок стійкості: зі ставлення діючих напружень, і з критичними напруженнями, і за формулами (Е.10), (Е.14), (Е.16) і (Е.20), що наведено в таблицях Е.2 – Е.10.

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;

S і

– статичний момент по крайках i-го відсіку;

n – кількість відсіків по висоті;

і – 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);

, – мінімальні 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;

 – коефіцієнт пружного утримання стінки поясом балки. Визначають для крайніх відсіків за таблицями Е.14 – 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 Е.21. Для розподіленого навантаження ς = 1,0;

ρ = 1,04·ai/hi – коефіцієнт відповідно до таблиці Е.21, що враховує локальний характер сили F на i-й відсік;

z – коефіцієнт, що враховує форму відсіку і знаходять за таблицею Е.22;

і – коефіцієнт, що враховує форму відсіку, і дорівнює: і = 1,0 за умови μi ≥ 0,7; і = 2,0 за умови 0,4 ˂ μi ˂ 0,7;

 – коефіцієнт, що враховує форму відсіку і знаходять за таблицею Е.23.

(4) Потоки зусиль, і у листі стінки – це зусилля, віднесені до одиничної ширини. Розмірність – сила/ширина. Потік зусиль, поділений на товщину, – це напруження. Потоками зусиль легше оперувати, коли товщина стінки невідома.

(5) Розподіл зусиль від поперечного навантаження на кромку стінки визначають за формулами (Е.1) і (Е.2):

– від розподіленого вздовж поясу навантаження p:

,

– від зосередженої сили F:

.

(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:

, 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:

, де h – відстань від поверхні рейки до кромки стінки балки;

– у разі передання тиску від колеса автомобіля за формулою (Е.5), відповідно до рисунку Е.3.

Рисунок Е.3 – Схема передавання тиску від колеса автомобіля

На рисунку Е.3 позначено:

c – відбиток колеса на покритті;

– товщина покриття;

– товщина поясу;

c ef

– 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).

y і

Напруження на і-тому рівні стінки на відстані від зосередженої сили F, прикладеної до покриття або поясу, знаходять за формулою:

,

де – 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:

.

(8) Напруження, і потрібно знаходити для верхньої та нижньої кромок відсіку, враховуючи і локальні напруження. На рисунку Е.1 показано фрагмент стінки, поділений

 x 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.

;.

.

Е.1.2Вибір 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 Е.1.

– Напружений стан стінки і відсіку оцінюють тільки за епюрами розрахункових діючих поздовжніх нормальних напружень σx.

Е.1.3Формули для розрахунків стійкості

(1) Розрахунки на стійкість відсіків стінки виконують за формулами таблиць Е.2 – Е.10, де надано формули для розрахункових випадків РВ1...РВ.9, згідно з переліченими в таблиці Е.1.

→ таблиця Е.13 як функція від ξ;

1→ таблиця Е.13 як функція від ξ;

1 → таблиця Е.13 як функція від ξ

ω1 = 1,0 ω2 = 1,0

ω1 → таблиця Е.13 як функція від ξ

ω1 → таблиця Е.13 як функція від ξ

ω1 → таблиця Е.13 як функція від ξ

У таблицях Е.2 – Е.10 є посилання на коефіцієнти β, γ, ω1, χ, ε, ς, z, і, δ, розрахунок яких наведено в пункті Е.1.5.

Е.1.4Розрахунок критичних напружень

Приведені критичні напруження,, знайдено в припущенні

 x cr, необмеженої пружності за формулами таблиць Е.2 – 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 Е.11.

 x cr,

Примітка 1. У таблиці надано формули для визначення поздовжніх критичних напружень вздовж осі x. Для визначеня критичних поперечних напружень у формулах потрібно замінити σx,cr на σy,cr і σx,cr,ef на σy,cr,ef. Для визначеня критичних дотичних напружень у формулах потрібно а замінити σx,cr на τxy,cr / 0,6 і σx,cr,ef на τxy,cr,ef / 0,6.

Примітка 2. У формулах m – коефіцієнт умов роботи, який визначають за таблицею 7.1.

На рисунку Е.4 побудовано графік на основі формул таблиці Е.11.

 x cr,

Рисунок Е.4 – Графік для критичних напружень для m = 1,0

Е.1.5Таблиці 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.

 x cr ef,,

Для болтового прикріплення поясу χ= 1,4.

 y cr ef,,

Значення коефіцієнта χ за значення μ

 xy cr ef,,

Значення коефіцієнта χ за значення μ Для болтового прикріплення поясу χ =1,0

 x cr ef,,

Для болтового прикріплення поясу χ =1,3; для поясу з з/б плитою χ =1,35

 z cr ef,,

Значення коефіцієнта χ за значення μ

Значення коефіцієнта ε за значення μ

 y cr ef,,

Значення коефіцієнта ς за значення ρ

 y cr ef,,

 y cr ef,,

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.2.1Вимоги 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 Е.5). Для деформації по типу (а) стінку утримує ребро на місці від деформації з площини, і для цього має виконуватися умова:

, де

, для,

– момент інерції ребра, який знаходять найближче до навантаженого поясу, з

ділянками стінки по; де;

і – висота і товщина стінки;

a – відстань між поперечними ребрами.

Е.2.2Перевірка крутильної стійкості ребра

(1) Перевірку таврового ребра на крутильну втрату стійкості відносно листа настилу (рисунок Е.6) виконують за формулою:

, де – зменшувальний коефіцієнт втрати стійкості; знаходять згідно з розділом Д.2, залежно від гнучкості;

m – коефіцієнт умов роботи (таблиця 7.1);

– опір текучості; характеристичне значення;

– коефіцієнт надійності (таблиця 7.3).

Рисунок Е.6 – Перерізи поздовжніх ребер

(2) Розрахункову гнучкість таврового ребра під час кручення знаходять за формулою:

, де l – прогін поздовжнього ребра між поперечними балками;

I = I + I + A  e2 p x y sl

– 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;

A = b  t  і і

– площа тавра.

(3) Допускається, перевірку крутильної стійкості стисненого ребра виконувати за формулою:

, де – пружні критичні напруження;

θ = 2 для перерізів класу 1 (пружна робота);

– напруження стиску, допускається приймати таким, що дорівнює опору текучості .

.

Якщо прийняти

, 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 оцінюють нерівністю:

b / t  E / 5,2( ) sl sl x c,

.

Е.2.3Перевірка 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.2.4Вимоги 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.

(3) 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. Розрахунки виконують відповідно до розділу 10.

I cr

(4) Згинальну мінімальну жорсткість рядового поперечного ребра для утримання стінки допускається приймати за формулами:

для ділянок стінки по;

для, для, де a – відстань між поперечними ребрами;

h – висота ребра;

t – товщина стінки.

Е.3 Розрахунки на стійкість ортотропних плит

Е.3.1Перевірка достатності поперечних балок стиснутих плит

Критерієм достатності жорсткості поперечної балки є розрахункова довжина поздовжніх ребер, обмежена відстанями між поперечними балками.

Оцінюють за формулою:

, де – момент інерції повного перерізу поперечної балки, в склад якої включені частки настилу по у кожний бік від балки; t — товщина листа настилу; (в МПа);

– мінімально можливий момент інерції повного перерізу балки, знаходять за формулою:

, 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:

,

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 Е.25 як функцію від; для напружень, що дорівнюють, коефіцієнт α =2,025.

Допускається значення приймати в запас, за формулою:

.

Е.3.2Перевірка стійкості плити між поперечними балками

Перевірку стійкості під час стискання плити загалом між поперечними балками виконують за формулою:

, де – розрахункові напруження стиску плити; рекомендується приймати такими, що

R yn дорівнюють опору текучості;

φ0 – зменшувальний коефіцієнт втрати стійкості, знаходять за таблицею Е.26 залежно від гнучкості;

m – коефіцієнт умов роботи (таблиця 7.1);

– опір текучості; характеристичне значення;

– коефіцієнт надійності (таблиця 7.3).

 0

Гнучкість визначають за формулою:

, 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 Е.25 як функцію від α:

, 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 Е.27, залежно від відносних деформацій f / і;

f – деформація з площини плити між поперечними балками;

і = I / A sl sl

– радіус інерції поздовжнього ребра.

, 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.

Е.3.3Допускається 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

l = l ef

, де l – відстань між поперечними балками.

(обов’язковий)

РОЗРАХУНКИ НА ВИТРИВАЛІСТЬ

Ж.1 Сфера застосування

Ж.1.1Оцінку 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.1.2Оцінку 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.2.1Оцінюють витривалість з’єднання (деталі) за формулами:

для нормальних напружень, 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;

 fM

– 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.2.2Для комбінації одночасної дії нормальних і дотичних напружень перевірку витривалості виконують за формулою:

, де і – табличні значення порогів витривалості нормальних і дотичних напружень для 2 млн циклів.

Ж.2.3Категорії деталей для стандартних елементів і поширених випадків з’єднань надано в таблицях Ж.5 – Ж.13.

Ж.2.4У разі перевірок має виконуватися умова з обмеження розмаху діючих напружень за формулами:

для нормальних напружень, 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:

;.

Ж.2.5Поріг витривалості знаходять на основі табличних значень порогів витривалості для 2 млн циклів.

 R n,

Для кількості циклів, що не перевищує 5 млн, відповідний поріг витривалості визначають за формулою:

;.

Для кількості циклів 5 млн, а поріг витривалості розраховують за формулою:

.

Для кількості циклів більше ніж 5 млн поріг витривалості розраховують за формулою:

, де N – кількість циклів навантажень протягом розрахункового строку експлуатації мосту.

Ж.3 Розрахунок розмаху напружень

Ж.3.1Автомобільні навантаження

Ж.3.1.1Оцінювання 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.3.1.2Напруження від постійних навантажень не враховують.

Ж.3.1.3Потрібно враховувати вплив тільки одного важкого транспортного засобу (тандему АК), незалежно від кількості смуг руху на мосту. Одночасну появу двох тандемів не розглядають.

Ж.3.1.4Розрахунковий тиск осі тандему приймають за формулою:

, де – характеристичний тиск осі тандему 150 кН;

 s

– коефіцієнт, що дорівнює:

0,5 – для розрахунків елементів, що зазнають безпосередній вплив колеса тандему (елементи ортотропних плит тощо);

1,0 – для всіх інших розрахунків;

 f

– 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.3.2Рейкове навантаження

Ж.3.2.1Навантаження для оцінювання витривалості потрібно приймати різне для локальних та глобальних розрахунків.

Ж.3.2.2Для 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.3.2.3Для локальних розрахунків оцінюють дію вагонних осей; розрахункове

навантаження на вісь приймають за формулою:

,

де – характеристичне навантаження;

– коефіцієнт надійності за навантаженням;

1,2 – 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.4.1Цикли від автомобільних навантажень

Ж.4.1.1Кількість 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):

, де – кількість днів у році;

n – розрахунковий строк експлуатації мосту за роками згідно з ДБН В.2.3-22;

Y

– кількість циклів від проїзду одного тандему в одному напрямку;

– середня денна кількість тандемів, що проходять по мосту в одному напрямку по одній смузі.

n C

Кількість циклів від одного тандему в одному напрямку приймають за таблицею Ж.1.

Середню денну кількість тандемів, що проходять в одному напрямку по одній смузі мосту

, знаходять за формулою (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 Ж.2;

k2 – коефіцієнт, що враховує кількість смуг в одному напрямку, приймають з таблиці Ж.3.

Ж.4.2Цикли 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:

, де – кількість днів у році;

– розрахунковий строк експлуатації мосту за роками;

– кількість циклів від проходу одного потягу за таблицею Ж.4;

– середня денна кількість потягів, що проходять в одному напрямку по мосту за день.

Ж.5Оцінювання витривалості від сумісної дії автомобільного і рейкового транспорту

Ж.5.1Для багатьох елементів мосту, суміщеного під рух автомобілів і рейкового транспорту, достатньо виконати перевірку витривалості тільки від дії одного з навантажень – автомобільного чи рейкового.

Ж.5.2Для 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:

,

,

.

N і

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.

. 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.6.1Категорії залежно від виду деталей наведено в таблицях Ж.5 – Ж.13.

Ж.6.2На рисунку 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 балки

Ж.7 Графік опору втомі

 c

Ж.7.1Схильність 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 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.7.2Для швидкого оцінювання витривалості використовують графік на рисунку 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 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

 c для 2 млн циклів –

(обов’язковий)

КОЕФІЦІЄНТИ ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ ВИТРИВАЛОСТІ

Ефективні коефіцієнти концентрації напружень β для розрахунку сталевих конструкцій мостів на витривалість.

Примітка 1. mf – коефіцієнт, що враховує вплив зсувів по контактах з’єднуваних елементів та приймають за таблицею И.2 залежно від кількості поперечних рядів болтів n у з’єднанні.

Примітка 2. Параметр n визначають:

– кількістю поперечних рядів болтів у прикріпленні елемента до фасонки або стикової накладки, якщо цей елемент обривається в цьому вузлі;

– загальною кількістю поперечних рядів болтів у прикріпленні фасонки до неперервного елемента.

(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.

(3) Кромки деталей, з’єднані звичайними болтами і болтами з попереднім натягом, повинні мати нормовані відхили за розмірами, перпендикулярністю і шорсткістю, що відповідають класу 2 згідно з ДСТУ ISO 9013.

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 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.

a

– для елементів з покриттям номінальний зазор в 1 мм можна збільшити на товщину покриття; b

– болти діаметром 12 і 14 мм або болти з потайною головкою можна використовувати з зазором 2 мм за умови застосування вимог ДСТУ-Н Б EN 1993-1-8. c

– для болтів в отворах-щілинах зазори по ширині приймають як для номінальних круглих отворів.

Допускається утворювати отвори діаметром більше 50 мм за допомогою термічного різання з обов’язковим подальшим механічним розточуванням. Отвори, утворені свердлінням, повинні

R 40...80 z мати циліндричну форму. Шорсткість поверхні має відповідати.

(5) З’єднання проєктують компактними, із розташуванням отворів для звичайних і високоміцних болтів, відповідно до таблиці К.2.

(6) Допуски на відхил положення отворів мають відповідати класу 2 відповідно до ДСТУ EN 1090-2, якщо інше не вказано в кресленнях.

(7) Для заповнених болтами отворів фаски на кромках знімати не потрібно. Для вільних отворів знімають фаску 2х2 мм.

На основі значень таблиці 11 ДСТУ EN1090-2

Примітка 1. Мінімальна відстань від осі болта до вертикальної перешкоди має забепечити вільне встановлення болта і можливість його натягування.

Примітка 2. Максимальні відстані оцінено за критерієм втрати стійкості стиснутих листів. Для розтягнутих елементів є загроза корозії в щілинах.

Примітка 3. Оцінюють стійкість стиснутої накладки між болтами на довжині, що дорівнює

0,6p1; перевірка стійкості не потрібна, якщо, де. Стійкість стиснутого звису поперек зусилля оцінюють як для пластинки, що обперта з одного боку.

Рисунок К.1 – Схеми розташування отворів у накладках. Позначення

К.3 З’єднання на звичайних болтах

К.3.1Розрахунки 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.

(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:

– розрахунки на зминання,

– розрахунки болтів на зріз,

– розрахунки болтів на розтяг, де m – коефіцієнт умов роботи (таблиця 7.1);

і – діючі на болт розрахункові зусилля зсуву та розтягу, відповідно;

, та – розрахункові опори болта зрізу, зминанню та розтягу.

К.3.1.1Розрахунки на зминання

(1) Опір на зминання болта знаходять за формулою:

, де – коефіцієнт, що залежить від відстані між отворами і до кромок поперек зусилля; приймають менше зі значень:

2,8  e / d −1,7 2 0

– 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;

У разі виникнення ефекту важеля розрахункову діючу силу розтягу на болт Ft,Ed збільшують (див. п. 0.6).

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,, та 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.

k   1 b

(2) Для з’єднань внапуск з одним рядом болтів (рисунок К.2), опір на зминання знаходять за формулою:

1,5  R  A u

,

F = b Rd,



M 2 де – тимчасовий опір елементів з’єднання;

A=d·t – площа, що зминається: d – діаметр болта; t – товщина пакету зминання;

 M 2

= 1,25 – коефіцієнт надійності.

Рисунок К.2 – Схема з’єднання внапуск