Tartószerkezeti Eurocode-ok eurocode 1

Report
TARTÓSZERKEZETI EUROCODE-OK
EUROCODE 1:
A TARTÓSZERKEZETEKET ÉRŐ HATÁSOK
Vörös József ny. mérnök főtanácsos
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
1
A Tartószerkezeti Eurocodeprogram szabványelőírásai










EN 1990 Eurocode: A tartószerkezetek tervezésének alapjai
EN 1991 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások
EN 1992 Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése
EN 1993 Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése
EN 1994 Eurocode 4: Betonnal együtt dolgozó acélszerkezetek
tervezése
EN 1995 Eurocode 5: Faszerkezetek tervezése
EN 1996 Eurocode 6: Falazott szerkezetek tervezése
EN 1997 Eurocode 7: Geotechnikai tervezés
EN 1998 Eurocode 8: Tartószerkezetek tervezése földrengésre
EN 1999 Eurocode 9: Alumíniumszerkezetek tervezése
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
2
Az Eurocode-ok rendszere
MSZ EN 1990
A tervezés alapjai
MSZ EN 1991
A tartószerkezeteket érő hatások
MSZ EN 1992
Betonszerkezetek tervezése
MSZ EN 1994
Betonnal együttdolgozó
acélszerkezetek tervezése
MSZ EN 1993
Acélszerkezetek tervezése
MSZ EN 1997
Geotechnikai tervezés
MSZ EN 1996
Falazott szerkezetek tervezése
MSZ EN 1995
Faszerkezetek tervezése
MSZ EN 1999
Alumíniumszerkezetek tervezése
MSZ EN 1998
Tartószerkezetek földrengésállóságának tervezése
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
3
Hidakat terhelő hatások
Általános elvek
MSZ EN 1990
Hatáskombinációk
MSZ EN 1990/A2
Állandó terhek
MSZ EN 1991-1-1
Állandó terhek
MSZ EN 1991-1-1
Állandó terhek
MSZ EN 1991-1-1
Rendkívüli terhek és hatások
Forgalmi (hasznos) terhek
MSZ EN 1991-2
Szeizmikus hatások
MSZ EN 1998-1
Hőmérsékleti hatások
MSZ EN 1991-1-5
Szélhatás
MSZ EN 1991-1-4
Meteorológiai terhek és hatások
Hóteher
MSZ EN 1991-1-3
Rendkívüli hatások a
megvalósítás során
MSZ EN 1991-1-6
Szeizmikus tervezési állapot
A híd alatt áthaladó
forgalomból származó
rendkívüli terhek
MSZ EN 1991-1-7
Tartós és ideiglenes tervezési
állapot
A hídon áthaladó
forgalomból származó
rendkívüli terhek
MSZ EN 1991-2
Rendkívüli tervezési állapot
Hatások a megvalósítás során
MSZ EN 1991-1-6
Meteorológiai
hatások
Építési terhek
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
4
Szabványosítás kezdete
Hammurabi (Ie. 1760 )
228.§. Ha egy építmény az építését követően összedől, és ez az építtető halálát okozza, az
építőmesternek is meg kell halni.
Napoleon törvényei (1804)
Ha egy építmény tönkremegy függetlenül attól, hogy ez az alapozás hibájából történt az
építést követő tíz évig az építésznek saját költségén kötelessége azt kijavítani.
2015.02.14.
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
5
Magyar Vasúti Hídszabályzat
1879.
1907.
1926.
1938.
1951.
1976.
1990.
2006.
2015.02.14.
„Utasítás a vasból építendő hidak tervezése, építése és
megvizsgálása tárgyában.”
„Szabályrendelet a vasúti hidak vasszerkezetének
tervezéséről,méretezéséről, és időszakos vizsgálatáról”
Hídszabályzat tervezet
Hídszabályzat tervezet
Évi vasúti hídszabályzat osztott biztonsági tényező
Évi szabályzat
„U 71” tehermodell
MSZ 07-2306/1-4 -90 T
EUROCODE előírások megjelenése
„H” utasítások (ME)
EUROCODE alapú szabályozás
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
6
TERVEZÉSI ELJÁRÁSOK
egyetlen
osztott
Teljes
valószínűségi
eljárások
biztonsági tényezős módszere
• Megengedett
feszültségek
módszere
• Törési biztonságon
alapuló eljárás I.
változata
• Törési biztonságon alapuló
eljárás II. változata
• Félvalószínűségi eljárások
 Parciális tényezők
módszere (Eurocode,
MSZ)
Determinisztikus eljárások
2015.02.14.
Megbízhatósági
módszer
Valószínűségi eljárások
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
7
Az osztott biztonság
Hatás-oldal
alkalmazása
(akció)
Geometriai
méret, ad
Ellenállás-oldal
(reakció)
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
8
A hatások osztályozása
a)
b)
c)
d)
e)
Jellemzője szerint
Eredete szerint
Időbeli változása szerint
Térbeli változása szerint
A hatás és/vagy a szerkezeti válasz
jellege szerint
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
9
HATÁSOK
HATÁSok (F)
(F)
Teher
Terhelő mozgás
vagy alakváltozás
Környezeti hatás
a. A hatás Teher
jellemzője:
a. A hatás jellemzője:
Mechanikai
jellegű
erő.
Mechanikai
jellegű
erő.
Források:
- gravitáció
(önsúly,
b. Eredete:
közvetlen
súly jellegű
• gravitáció,
önsúly,
súly
(hasznos
terhek)
jellegű
- rsulás, lassulás
(hasznos
terhek)
(ütközési
erők,
fékezési és
gyorsítási
erők)
•gyorsulás,
lassulás
(ütközési erők, fékezési
és gyorsítási erők)
a. A hatás jellemzője:
Gátolt alakváltozás
Időjárás és környezettel
való kölcsönhatásból
származó hatás.
b. Eredete: közvetett
b. Eredete: közvetett
• reológiai eredetű
térfogatváltozás
(zsugorodás)
• lassú alakváltozás
(kúszás)
• hőmérséklet-változás
•feszítés
•fárasztó hatás
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
•klimatikus adottságok
(fagyás, olvadás, forrás)
•levegőben szállított
káros gázok (CO2,
savak)
•vízben oldott anyagok
(só, savas eső)
•talajszennyeződés
(SO4, kémiai anyagok)
2015.02.14.
10
A hatások osztályozása
c. Időbeli változás szerint
 állandó hatások (G), pl. önsúly
 a referencia-időszak (tervezési élettartam) nagy részében (>85%)
működik (tartós),
 az intenzitás időbeli változása elhanyagolható vagy a változás a
végérték eléréséig mindvégig monoton.
 esetleges hatás (Q), pl. hasznos terhek, hó, szél
 tartóssága kisebb, mint 85% a tervezési élettartam során
 az intenzitás időbeli változása nem elhanyagolható és nem
monoton
 rendkívüli hatás (A), pl. robbanás, ütközés
 a tervezési élettartam alatt az előfordulási valószínűsége ~ zérus
 statisztikai alapon nem értékelhető
 rövid időszakon keresztül, számottevő intenzitással működik
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
11
d) Térbeli változás szerint
 rögzített hatás, pl. önsúly
 nem rögzített hatás, pl. hasznos terhek, szélhatás, hóteher
e) A hatás és/vagy a szerkezeti válasz jellege szerint
 statikus hatás, elhanyagolható (~0) mértékű gyorsulásokat eredményez a
szerkezeten;
 dinamikus hatás, számottevő gyorsulásokat eredményez (bizonyos
esetekben: kvázi-statikus hatás × dinamikus tényező).
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
12
Vasúti hidak forgalmi terhei
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
13
Vasúti forgalomból származó hatások
 Tartós és ideiglenes tervezési állapot
 Függőleges tehermodellek






71. tehermodell (U jelű teher)
SW (SW/0 és SW/2) tehermodell
„üres szerelvény” tehermodell
HSLM tehermodell
Hídfők és földművek terhei
Dinamikus hatások
 Vízszintes tehermodellek
 Centrifugális erők
 Oldallökő erő
 Gyorsító és fékezőerők
 Elhaladó vonat által keltett aerodinamikai hatások
 Felsővezeték-szakadásból származó hatások
 Rendkívüli tervezési állapot
 Kisiklás
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
14
Vasúti hidak tervezési élettartama
 Végleges jellegű: 100 év (MSZ EN 1991-2)
 Félállandó jellegű: 50 év
 Ideiglenes hidak: 5 év
Hatások csökkentése nem végleges hidak esetén
 meteorológiai hatások
 félállandó jellegű hidak: -10%
 ideiglenes hidak: -20%
 forgalmi hatások ideiglenes hidak esetén
 0,91×LM71
 0,5 v
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
15
Tehermodell (LM 71) U jelű teher
(Tényleges vonatok az UIC Code 776 szerint
„üres szerelvény tehermodell” qvk 10 kN/m )
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
16
Járműterhek figyelembevétele hidakon
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
17
SW jelű terhek
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
18
Tehermodellek kiegészítő
alkalmazási szabályai
 Függőleges terhek oldalirányú külpontossága
 Tengelyterhek szétterjedése
 hosszirányban
 sínek mentén
 keresztaljakon és az ágyazatban
 keresztirányban
 keresztaljakon és az ágyazatban
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
19
Függőleges teher oldalirányú külpontossága
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
20
Tengelyterhek hosszirányú eloszlása
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
21
Tengelyteher hosszirányú eloszlása
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
22
Terhek keresztirányú eloszlása
túlemelés nélküli pályán
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
23
Terhek keresztirányú eloszlása
túlemeléssel kialakított pályán
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
24
Hídfők és földművek
függőleges terhe
 Egyenértékű, egyenletesen megoszló teher
 intenzitás: a×LM71 vagy a×SW/2
 szélesség: 3,0 m
 mélység: 0,7 m a sínkoronaszint alatt
 Tartalmazza a dinamikus hatást
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
25
Dinamikus hatások
A híd dinamikai viselkedését befolyásoló tényezők











az áthaladó forgalom sebessége,
támaszköz, (a lehajlási hatásábra figyelembevett hossza)
a szerkezet tömege,
a teljes szerkezet és a vizsgált tartószerkezeti elemek önrezgésszáma és az
ezekhez tartozó sajátalakok
a tengelyek száma, a tengelyterhek és a tengelytávolságok,
a szerkezet csillapítása,
a vágány függőleges síkban meglévő egyenetlenségei,
a jármű rugózatlan/rugózott tömege és a felfüggesztés jellemzői,
a pályalemez ill. a vágány adott távolságokban elhelyezett alátámasztásai
(kereszttartók, keresztaljak, stb.)
a jármű tökéletlenségei (lekopott felületek, kiegyensúlyozatlan kerekek,
felfüggesztési hibák, stb.)
a vágány dinamikai jellemzői (ágyazat, keresztaljak, a vágány elemei, stb.).
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
26
Dinamikus tényező meghatározása
a támaszköz függvényében
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
27
Dinamikai vizsgálat
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
28
Centrifugális erő
 Alkalmazási feltételek
 alaprajzilag íves vágány
esetén (túlemelés!)
 ht=1,8 m
 2= 3=1,0
 V>120 km/h esetén f
csökkentő tényező
 Karakterisztikus érték
Lf - terhelt vágányhossz
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
29
f értéke a hatáshossz
függvényében


V  120  814

f  1 
 1, 75   1 

1000  V




Lf
V
[km/h]
Lf

2 ,88 


L f 
V
[km/h]
[m]
120
160
200
220
[m]
120
160
200
220
2,88
1,00
1,00
1,00
1,00
20
1,00
0,83
0,71
0,66
3,00
1,00
0,99
0,99
0,99
30
1,00
0,81
0,68
0,62
4,00
1,00
0,96
0,93
0,92
40
1,00
0,80
0,66
0,60
5,00
1,00
0,93
0,89
0,87
50
1,00
0,79
0,65
0,59
6,00
1,00
0,92
0,86
0,83
60
1,00
0,79
0,64
0,57
7,00
1,00
0,90
0,83
0,80
70
1,00
0,78
0,63
0,57
8,00
1,00
0,89
0,81
0,78
80
1,00
0,78
0,62
0,56
9,00
1,00
0,88
0,80
0,76
90
1,00
0,78
0,62
0,55
10
1,00
0,87
0,78
0,75
100
1,00
0,77
0,61
0,55
12
1,00
0,86
0,76
0,72
120
1,00
0,77
0,60
0,54
15
1,00
0,85
0,74
0,69
150
1,00
0,76
0,60
0,53
2015.02.14.
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
30
Oldallökő erő
 Alkalmazási feltételek
 alaprajzilag egyenes és íves
vágány esetén is
 2= 3=1,0
 kombináció a függőleges
terhekkel
 Karakterisztikus érték
 Qsk=100 kN
 f = 1,0
 a≥1 figyelembevétele
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
31
Vontatási és fékezőerők
 Alkalmazási feltételek





egyenletesen megoszló
2= 3=1,0
kombináció a függőleges terhekkel
max. két terhelt vágány
síndilatációs szerkezet hiányában: a vágányon keresztül továbbítódó rész
mértéke a szerkezet és vágány kombinált válasza alapján határozható meg.
 Karakterisztikus érték
 Vontatási erő:
 Qlak= 33 kN/m × La [m] ≤ 1000 kN
 Fékezőerő
 Qlbk= 20 kN/m × Lb [m] ≤ 6000 kN (LM71, SW/0, HSLM)
 Qlbk= 35 kN/m × Lb [m] (SW/2)
 f = 1,0
 a figyelembevétele
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
32
Szerkezet és vágány egymásrahatása
Alkalmazás: Síndilatáció vagy hézag nélküli vágány esetén
 a szerkezet támaszai és a vágány együttesen viselik a hosszirányú
vízszintes hatásokat
 a hosszirányú erők szétosztása szükséges
Figyelembeveendő hatások




Vontatási és fékezőerők
hőmérsékleti hatások
függőleges forgalmi terhek
lassú alakváltozások (zsugorodás, kúszás, egyenlőtlen
hőmérséklet-változások)
 végkeresztmetszet-eltolódást vagy –elfordulást okozó terhelő
mozgások
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
33
Szerkezet és vágány egtyüttműködése
Modellezés
vágány
felszerkezet
háttöltés
síndilatáció
vágányellenállás
felszerkezet támaszok
3)
4)
5)
6)
a sín ellenállása a
keresztaljon
a keresztalj ellenállása az
ágyazaton
a sín ellenállása a
keresztaljon (terheletlen
vágány)
a keresztalj ellenállása az
ágyazaton (terheletlen
vágány)
Fajlagos hosszirányú erő a vágányban
1)
2)
3)
4)
5)
6)
A sín eltolódása a felszerkezet felső síkjához képest
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
34
Vasúti hidak
Rendkívüli állapotok
 Kisiklás
 I. tehereset: A kisiklott járművek a vágányon maradnak
(szomszédos sín vagy terelőfal visszatartja)
 II. tehereset: A kisiklott járművek nem maradnak a
vágányon, a felszerkezet szélét terhelik
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
35
I. tehereset (QA1d, qA1d)
1,5s
1,5s
s
450
mm
s
s
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
450
mm
2015.02.14.
36
II. tehereset (qA2d)
max. 20 m hosszban!
hídszélesség
fele
s
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
37
KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ
FIGYELMÜKET
VII. Vasúti Hidász Találkozó Kecskemét
2015.02.14.
38

similar documents