CC BY
26
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2015, № 7
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА
УДК 624.21.095.2.014-021.485
В. I. СОЛОМКА1*, В. А. М1РОШНИК2, Г. Д. ШНЧУК 3*, В. Л. РИК1НА4
1 Галузева науково-дослiдна лабораторiя штучних споруд, Днiпропетровський нацiональний унiверситет затзничного транспорту iMeHi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днгпропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 056 233 58 12,
ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0003-0567-6483
2 Галузева науково-досл1дна лаборатор1я штучних споруд, Днгпропетровський нацюнальний унiверситет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днгпропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 056 233 58 12, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0002-8115-0128
3* Галузева науково-дослщна лабораторiя штучних споруд, Дншропетровський нацiональний унiверситет затзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дшпропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 056 233 58 12, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0003-1471-2407
4 Галузева науково-досл1дна лаборатор1я штучних споруд, Днгпропетровський нацюнальний ушверситет затзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днгпропетровськ, Украша, 49010, тел. +38 056 233 58 12, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0002-4274-3473
ОСОБЛИВОСТ1 ВИЗНАЧЕННЯ ВАНТАЖОП1ДЙОМНОСТ1 МЕТАЛЕВИХ ПРОГОНОВИХ БУДОВ З 1ЗДОЮ ПОВЕРХУ ПРИ БЕЗПОСЕРЕДНЬОМУ ОБПИРАНН1 МОСТОВОГО ПОЛОТНА НА ВЕРХН1 ПОЯСИ ФЕРМ
Мета. Дослщження особливостей визначення вантажощдйомносп металевих прогонових будов з !здою поверху при безпосередньому обпиранш мостового полотна на верхнi пояси ферм методом класифжаци. Методика. Визначення вантажошдйомносп елементiв верхнiх поясiв металевих нас^зних ферм виконано методом класифшацп для прогоново! будови, що знаходиться в експлуатацп з 1903 року. Шрогонова будова мае нижнi пояси ферм параболiчного окреслення та трикутну решiтку. Мостове полотно iз плит БМШ, як1 укладенi безпосередньо на верхш пояси головних ферм. Така конструктивна особливють мостового полотна викликае у елементах верхнього поясу додатково зусилля мiсцевого згину. Комбiнацiя зусиль врахована у формулах визначення допустимого тимчасового навантаження за двома методами. Перший варiант принци-пово вiдрiзняеться вiд визначення допустимого тимчасового навантаження для класичних ферм коефщен-том, що враховуе вплив мюцевого згину. За другим варiантом визначення допустимого тимчасового навантаження виконуеться за ядровими моментами. Також, для порiвняння рiзницi у значеннях класiв з урахуван-ням мiсцевого згину та без нього, наведений розрахунок за формулами визначення допустимого тимчасового навантаження для класично! ферми (вузлова передача тимчасового навантаження). Результати. При визначенш клаав елеменпв найбiльшi значення отриманi при розрахунку допустимого тимчасового навантаження за формулами для класичних ферм. Найменшi ж класи отримаш при розрахунку допустимого тимчасового навантаження з врахуванням коефщента, що враховуе вплив мюцевого згину. Наукова новизна. Виконано розрахунок за трьома методами i визначено найбшьш оптимальш значення класiв елементiв верхшх поясiв металево! прогоново! будови iз наскрiзними фермами при безпосередньому обпиранш на них мостового полотна. Практична значимкть. Отриманш результати класифжацп будуть використанi при прийнятi рiшення по утриманню металевих прогонових будов iз наскрiзними фермами, !з-дою поверху та безпосередшм обпиранням мостового полотна на верхш пояси, розрахованих за старими нормами проектування, що знаходяться в експлуатацп.
Ключовi слова: вантажошдйомнють; клас елемента; клас навантаження; металевi прогоновi будови iз на-с^зними фермами; безбаластне мостове полотно; ядровий момент
Вступ
Методика полягае в наступному: визначаеться величина допустимого тимчасового вертикального навантаження, що д1е на елемент, i пор1вню-еться iз еталонним навантаженням, величина яко-го береться iз врахуванням динамiчного коефщ-
Визначення вантажопiдйомностi елементiв металевих прогонових будов методом класифша-цл виконуеться за ГСТУ 32.6.03.111-2002 [1].
ента. Кiлькiсть одиниць еталонного навантаження, що отримуегься при порiвняннi, i е класом елемента. Найменший, iз отриманих за розрахун-ками, клас елементiв визначае клас прогоново! будови. Режим подальшо! експлуатацп споруди визначаеться в результатi порiвняння класу споруди iз класом навантаження, що обертаеться на дшянщ, де експлуатуеться мiст.
В данш публшаци розглядаються особливо-стi визначення вантажопiдйомностi елементiв верхнього поясу металево! прогоново! будови iз наскрiзними фермами з !здою поверху, трикут-ною решiткою та параболiчним окресленням нижшх поясiв ферм. Мостове полотно iз плит БМП, якi укладенi безпосередньо на верхш по-яси головних ферм. Така конструктивна особ-ливють мостового полотна викликае у елемен-тах верхнього поясу додатково зусилля мюце-вого згину. При визначенш вантажошдйомнос-тi елементiв верхнього поясу, враховуючи !х конструктивну особливiсть, застосування формул для визначення допустимих тимчасових вертикальних навантажень, як у випадку кла-сичних ферм, де передавання зусиль вiд наван-тажень вщбувасться у вузлах ферм, не завжди обгрунтоване i приводить до правильного результату.
За ГСТУ 32.6.03.111-2002 [1] при визначен-нi допустимого тимчасового вертикального навантаження для верхшх пояшв ферм, iз вказа-ними конструктивними особливостями, пропо-нуеться два методи розрахунку. У першому ви-падку дiя мiсцевого згину на елементи враховуеться за допомогою спещального кое-фiцiенту у . Другий метод потребуе визначення ядрового перерiзу елемента поясу, на який об-пираеться мостове полотно. За допомогою па-раметрiв ядрового перерiзу будуються лши впливу ядрових моментiв. При визначенш допустимого тимчасового навантаження за такою методикою у формулах враховуеться площа лши впливу ядрових моментов.
Для виявлення впливу на клас елемента дп мiсцевого згину, додатково були визначенi кла-си елеменпв верхнього поясу за формулами для класичних ферм.
Мета
Дослщити особливостi визначення вантажо-пiдйомностi елементiв верхнiх поясiв металево! прогоново! будови iз наскрiзними фермами ме-
тодом класифшаци при безпосередньому обпи-раннi на них безбаластного мостового полотна.
Методика
У даному дослщженш виконувався розра-хунок вантажошдйомност елементiв верхнiх поясiв металевих прогонових будов iз наскрiз-ними фермами за наступними методами:
- при безпосередньому обпиранш мостового полотна на верхш пояси головних ферм металево! прогоново! будови;
- за ядровими моментами при безпосередньому обпиранш мостового полотна на верхш пояси головних ферм прогоново! будови;
- на дда постшних навантажень i тимча-сового вертикального навантаження для класи-чних ферм.
Перший метод. Для початку визначаеться допустиме тимчасове навантаження за п. 6.6, ГСТУ 32.6.03.111-2002 [1], при безпосередньому обпиранш мостового полотна на верхш пояси ферм. При цьому дiя навантажень вщ втору та гальмування не враховуеться. Виконуеться розрахунок на мщшсть iз введенням у формулу для визначення допустимого вертикального тимчасового навантаження коефщента у , який враховуе вплив мюцевого згину (1)
У =
6,67kX(l + 2 Fm ketnv(l + ^)QvxWHT
(1)
де FHT - площа нетто поперечного nepepi3y верхнього пояса головно! ферми в панелi ферми, яка розглядасться, см2; k'et - еквiвалентне навантаження вщ по!зда за схемою Н1 для лiнi! впливу довжиною, яка дорiвнюe довжинi пане-лi (X = d) з вершиною в перерiзi пояса, що розглядасться (а = а0 /d ), kH/м коли; nV, nv - ко-ефiцieнти надшносто для вертикального навантаження вщ рухомого складу при довжинi лши
впливу вiдповiдно X = d i X = l; (l + ц) - ди-
намiчний коефiцieнт для еталонного навантаження при довжиш лши впливу X = d; ket - еквiвалентне навантаження вiд по'зда за схемою Н1 для лши впливу довжиною X = l i з положенням вершини а = а0/1, kH/м коли; (1 + ц) - динамiчний коефiцieнт для еталонного навантаження при довжиш лши впливу X = l;
Qv - площа лши впливу осьових зусиль у еле-ментi поясу, м; % = 1,05 - поправочний коефщь ент; d - довжина панел^ м; Wm - момент опору нетто поперечного перерiзу верхнього стиснутого волокна пояса в панел^ яка розглядаеть-ся, см3.
Лшя впливу при X = d, мае аналопчний вигляд з лiнiею впливу для поперечно! балки, тодi вершина лши впливу а = 0,5 .
Розрахунок на стшюсть для верхнiх стисну-тих поясiв наскрiзних ферм проводиться за на-ступними формулами
kc = _i_(0,1mqtfF6p -8ppQ.p ) (2)
8v nvQv
kc =^^(0,1ШФ2 RF6v -8 ppQ p ) (3)
8v nv v
Формула (2) застосовуеться якщо Xx > X , у iншому випадку, тобто коли Xx < Xy, викорис-
товуеться формула (3).
Коефiцiент ф2 визначаеться за наступною формулою
Ф2 =
Ф
(1 + 0,93/!)
(4)
(1 + Ц) = 1 +
27 30 + X 60
(6)
де X - величина, що для основних елементiв приймаеться рiвною довжинi прогону, або дов-жиш лiнi! впливу, якщо вона бшьше довжини прогону, м; и - швидюсть руху по!зда, км/год .
За другим методом допустиме тимчасове вертикальне навантаження визначаеться за яд-ровими моментами зпдно з Додатком Т, ГСТУ 32.6.03.111-2002 [1]. Розрахунок за мщшстю виконуеться за наступною формулою
kM ='
1
f
0,001RWffl
qv
Л
--8 vp
(7)
де Qv - площа лши впливу ядрових момента, вщносно нижньо! точки ядра перерiзу при дп тимчасового навантаження, м2; Жнт - момент опору нетто поперечного перерiзу для верхньо-го волокна, см3, що знаходиться за формулою
тЫт
W = —
нт •
Ув
(8)
де ф - коефiцiент поздовжнього згину; Xx - гнучкiсть елемента пояса головно! ферми при згиш у !! площинi; Xy - гнучюсть елемента
пояса головно! ферми при згиш з площини ферми; / - приведений вiдносний ексцентриситет у площинi ферми.
Приведений вщносний ексцентриситет / знаходиться за формулою:
. = 6,67 kX(1 + ц)' d2 (5)
1 ketnv( + ^)QvP ' де p - ядрова вщстань по напрямку, протилеж-ному ексцентриситету, см, яка визначаеться за формулою Р = ^р/Fбр .
У формулу для визначення коефщента ф2 пiдставляеться значення ф при згинi з площини ферми, а значення /1 - у площиш ферми.
На данш дiлянцi встановлено обмеження руху по!здiв, тому визначення динамiчного ко-ефщенту проводиться за наступною формулою
де Ц" - момент iнерцi! нетто поперечного пе-рерiзу ферми вщносно осi x - x, см4; ув - вщс-тань вщ нейтрально! осi перерiзу до !! верхньо-го волокна, см.
При розрахунку на стшюсть допустиме тим-часове вертикальне навантаження визначаеться за наступною формулою
kc ='
1
f 0,001RфWбг
Qv
л
8 vp
(9)
де Wsp - момент опору брутто поперечного пе-
pеpiзу для верхнього волокна, см3, що знахо-диться за формулою:
W* =
тф
Ув
(10)
де Ixp - момент шерцп брутто поперечного пеpеpiзу ферми вiдносно осi x - x, см4.
Елементи верхнього поясу дано! ферми ма-ють однаковий, Т-подiбний пеpеpiз, по всш до-вжинi прогону. Система дотичних до контуру пеpеpiзу утворюе шестикутник, тому ядро пе-pеpiзу також мае обрис шестикутника (рис. 1).
х
Рн = --,
У1
(11)
де ix - радiyс iнерцi! перерiзy вiдносно GOi х, см; y1 - вiдoтань вщ нейтрально!' оoi до верх-ньо! фiбри перерiзy, см.
2. Вщстань вiд нейтрально! осi до точки 2
визначаеться за формулою
£
Р, = —, (12)
У2
де y2 - вiдстань вщ нейтрально! осi до нижньо!
фiбри перерiзy, см.
3. Вiдстань вщ нейтрально! осi до точки 3 визначаеться за формулою
у
(13)
де х2 - вщстань вщ нейтрально! ос до край-
ньо! ф16ри перерiзу пакету вертикальних листа, см.
При в1домих параметрах ядра перер!зу не-о6х1дно визначити параметри лшш впливу ядрових момента. Значення ординат л1н1й впливу визначаються за наступними формулами
У1
nm0 d m0 + n r
Рн ,
y2 = —+ 2 4
d (m0 -0,5)nd
Рис. 1. Ядровий перерiз для елеменгiв верхнього поясу
Визначення параметр!в ядра перерiзу вико-нувалось за формулами наведеними у [2]. Вщс-танi в1д центру ваги перер!зу до точок ядра пе-рерiзу визначались наступним чином:
1. Визначаеться вщстань в1д нейтрально! ос1 до точки 1 за наступною формулою
m0 + n r
Рн ,
(m0 -1) n d Уз =-----Рн,
m0 + n r
(15)
(16) (17)
За трет!м методом допустиме тимчасове ве-ртикальне навантаження визначаеться за формулами, що застосовуються для елемента кла-сичних ферм, при вузловш передач1 навантажень за п. 6.1.9, ГСТУ 32.6.03.111-2002 [1].
Результати
При виконанш розраху нку допустимих тим-часових навантажень та клас!в елементiв верхнього поясу дано! прогоново! будови прийма-ються такi значення коефiцiентiв 8У = 0,505, 8р = 0,5, т = 1,0, х= 1,05, < = 1,148, П = 1,105.
Величина розрахункового постшного навантаження складаеться 1з власно! ваги прогоново! будови та мостового полотна 1з врахуванням коефщента надiйностi до постшного навантаження i складае: р = 51,1 кН/м.
Основний розрахунковий отр матерiалу, з якого виготовлеш елементи прогоново! будови (лите зал!зо), складае Я = 185 МПа.
Площа нетто поперечного перерiзу верхнього поясу головно! ферми однакова по всш дов-жин1 прогоново! будови i складае
де i - радiyс iнерцi! перерiзy вщносно Gсi у, Fнт = 324,99 см .
см; x1 - вщстань вщ нейтрально1 осi до край-ньо! фiбри перерiзy верхнього горизонтального листа, см.
4. Вщстань вщ нейтрально! осi до точки 4 визначаеться наступним чином
s 4 = —
(14)
Момент опору нетто поперечного перер!зу верхнього стиснутого волокна для елемента верхнього поясу складае = 2288,03 см3.
Момент опору брутто }¥бр = 2743,44 см3.
Екв!валентне навантаження для лши впливу довжиною X = й = 2,03 м, з вершиною а = 0,5 , складае к'( = 34,703 кН/м.
s
3
Еквiвалентне навантаження для лши впливу довжиною X = l = 44,66 м i з положенням вер-шини а = 0, складае ket = 16,13 кН/м; при а = 0,25 - ket = 14,64 кН/м; при а = 0,5 -ket = 14,4 кН/м.
Швидюсть руху на дшянщ, де розташований даний мют складае 40 км/год.
Динамiчний коефщент при довжинi лiнi!
впливу X = d = 2,03 м складае (1 + ц) = 1,562 ,
при довжиш лiнi! впливу X = l = 44,66 м -(1 + ц,) = 1,241.
Довжина панелi прогоново! будови d = 2,03 м.
Площi лiнiй впливу Q , = Qv (рис. 2).
Коефiцiент поздовжнього згину ф = 0,916 .
Ядрова вiдстань по напрямку, протилежно-му ексцентриситету p = 7,036 см.
Так як Xy > Xx , то розрахунок на стшюсть виконуеться за формулою (3).
Рис. 2. Лши впливу осьових зусиль для елеменпв верхнього поясу ферм
Для проведення pозpахункiв за другим методом моменти опору пеpеpiзу елемента верхнього поясу мають значення W6p = 6826,59 см3;
WЫт = 5973,26 см3. Значення положень точок ядра пеpеpiзу елемента верхнього поясу наве-денi в табл. 1
Таблиця 1
Значення положень точок ядра перерiзу елеменпв верхнього поясу
Показник Р„ Р. 83 8 4
Значення
17,51 7,04 3,36 45,83
ввдсташ, см
Лши впливу ядрових моментш показаыi на рис. 3. При розрахунку клашв елементiв верхнього поясу за тре^м методом вс величини для ви-
значення допустимих тимчасових вертикальних навантажень та клашв тi ж самi, що i для розра-хункiв за першим методом при безпосередньо-му обпиранш мостового полотна на веpхнiй пояс.
Для зручносп поpiвняння отpимаыi результата класiв за трьома методами зведеш в табл. 2 i 3.
Поpiвнявши отpиманi класи за трьома методами, можна зробити висновок, що найменшi класи елемеипв верхнього поясу металевих ферм отримаш за розрахунком першим методом, тобто при безпосередньому обпиранш мостового полотна на верхш пояси ферм прогоново! будови iз введенням у формулу для визна-чення допустимого вертикального тимчасового навантаження коефщента у, який враховуе вплив мюцевого згину.
Рис. 3. Лши впливу ядрових моментов
Таблиця 2
Результата визначення допустимих тимчасових вертикальних навантажень kM та клаав елементiв KM верхнiх пояив металевих ферм за трьома методами (мщшсть)
Назва елементу Метод №1 Метод №2 Метод №3
kM KM ^■м КМ kM KM
В1-В2 169,1 8,45 180,6 9,02 211,4 10,56
В2-В3 134,4 6,72 170,3 8,51 1161,5 88,07
В3-В4 161,7 8,08
В4-В5 139,5 6,97 163,2 8,15 1168,5 88,42
В5-В6 168,3 8,41
В6-В7 136,2 7,50 165,4 9,1 1167,2 99,2
В7-В8 166,7 9,18
В8-В9 136,4 7,51 164,0 9,03 1167,5 99,22
В9-В10 166,7 9,17
В10-В11 133,6 7,48 163,4 9,0 164,1 9,18
Таблиця 3
Результати визначення допустимих тимчасових вертикальних навантажень kM та класiв елементiв KM верхшх пояив металевих ферм за трьома методами (стшккть)
Назва елементу Метод №1 Метод №2 Метод №3
Кс kc Kc kc Kc
В1-В2 181,4 9,06 161,2 9,55 236,8 11,83
В2-В3 144,6 7,22 180,4 9,01 1182,0 99,09
В3-В4 171,4 8,56
В4-В5 149,9 7,49 173,0 8,64 1189,6 99,47
В5-В6 178,4 8,91
В6-В7 145,7 8,02 175,2 9,65 1188,3 110,36
В7-В8 176,7 9,72
В8-В9 145,9 8,03 173,9 9,57 1188,6 110,38
В9-В10 176,7 9,72
В10-В11 142,8 7,99 173,3 9,53 184,9 10,35
При розрахунку на мщшсть за другим вар> антом (за ядровими моментами) та за тре^м ваpiантом (формули для елемента класичних ферм за основним сполученням навантажень) класи елементiв верхнього поясу металевих ферм мають майже однаковi значення класiв по довжинi прогоново! будови. Значення класiв практично одинаковi для елементiв, що знахо-дяться ближче до середини прогону.
Якщо пpоаналiзувати лiнi! впливу ядрових момента, можна побачити, що для елемента, яю знаходяться ближче до середини прогону, значення найбшьшо! ординати лши впливу ме-нше, поpiвняно з лшями впливу для при опор-них елементiв. Це може бути обумовлено piз-ницею в жорсткост елементiв в центpi прогону та на опорь
Що стосуеться розрахунюв на стiйкiсть, то найменшi значення так само належать першому методу, а piзниця в значеннях клашв другого та третього методiв бшьша поpiвняно з розрахун-ками на мщшсть.
Таким чином вплив введено! в формули ви-значення допустимого тимчасового наванта-ження коефщента у знижуе клас елементу пpинаймнi на два класи, тодi коли класи визна-ченi за ядровими моментами значно зменшу-ють клас тiльки у елемента на приопорних дь лянках, а вс останнi не суттево вiдpiзняються
вiд класiв розрахованих за формулами для кла-сичних ферм.
Наукова новизна та практична значимкть
Виконано розрахунок за трьома методами i визначено найбшьш оптимальш значення класiв елемента верхшх пояшв металево! прогоново! будови iз наскpiзними фермами при безпосеред-ньому обпиpаннi на них мостового полотна.
Практична значимють даного дослщження полягае в застосуванш pезультатiв класифшацн для прийняття ефективного piшення по пода-льшiй експлуатацi! мостових споруд даного типу.
Висновки
На основi виконаного дослщження особли-востей визначення вантажошдйомносп метале-вих прогонових будов з !здою поверху при без-посередньому обпиpаннi мостового полотна на веpхыi пояси ферм методом класифшацн можна зробити наступнi висновки, що юнують неточ-ностi у вибоpi методу розрахунку допустимого тимчасового вертикального навантаження за ГСТУ 32.6.03.111-2002 [1]. Першим, в даному ноpмативi, наведений розрахунок iз введенням у формулу для визначення допустимого верти-
кального тимчасового навантаження коефщен-та у, який враховуе вплив мюцевого згину. В кшщ роздшу, в якому показаний цей розраху-нок, вказано, що якщо клас визначений за цими формулами виявився не достатшм, то слщ ви-значити допустиме тимчасове вертикальне навантаження за способом ядрових момента.
Даний спос16, в свою чергу, мае сво! особ-ливост!. Для його застосування необхiдно зна-ходити ядровий перерiз (в даному випадку для Т-под16ного перерiзу). При визначенш допустимого тимчасового вертикального навантаження за другим методом - по-перше, момент опору враховуеться не максимальний, а для верхнього волокна; по-друге, у Додатку Т, ГСТУ 32.6.03.111-2002 [1], наведет формули тшьки для визначення допустимого тимчасового вертикального навантаження за мщшстю верхнього волокна поперечного перерiзу.
Для розрахунку ж за стшюстю у формули шдставляеться момент опору брутто (замють нетто), i множиться розрахунковий ошр матер^ алу на коефщент поздовжнього згину ф.
Тому при визначенш ваш^^^д^мтс^ металевих прогонових будов з !здою поверху при безпосередньому обпиранш мостового полотна на верхш пояси ферм методом класиф> кацп необхщно виконувати розрахунки за ушма можливими варiантами i вибирати самий опти-мальний, щоб забезпечити надшнють i безава-ршну роботу мостових споруд вказаного типу.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. ГСТУ 32.6.03.111-2002. Експлуатащя залiзнич-них моспв. Правила визначення вантажопщйо-мносп металевих прогонових будов звл1знич-
них мослв [Текст]. - Надано чинностi 2002-0401. - Кив : Мштранс Украши, 2003. - 380 с.
2. Дарков, А. В. Сопротивление материалов [Текст] / А. В. Дарков, Г. С. Шапиро. - Москва : Высш. шк., 1975. - 654 с.
3. Солдатов, К. I. Визначення клаав залiзничних залiзобетонних прогонових будов моспв за величиною пружних прогишв / К. I. Солдатов, М. К. Журбенко, С. В. Ключник, В. А. Мiрош-ник [Текст] // Мости та тунелк теорiя, досль дження, практика : зб. наук. праць Днiпропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. îm. акад. В. Лазаряна.
- Дншропетровськ, 2012. - Вип. 3. - С. 187-193.
4. Сопративление материалов [Текст] / под ред. А. Ф. Смирнова. - Москва . : Высш. шк., 1975. -480 с.
5. Тарасенко, В. П. Визначення фактично! ванта-жопщйомносп прогонових будов тд сумщену 1'зду металевих моспв , що експлуатуються, з урахуванням сучасних автомобiльних навантажень [Текст] / В. П. Тарасенко, В. I. Соломка, Б. В. Савчинський // Строительство. Материаловедение. Машиностроение. - 2007. - Вип. 43.
- С. 532-536.
6. Тарасенко, В. П. Результаты диагностики технического состояния и испытаний эксплуатируемого металлического разводного моста под совмещенную езду [Текст] / В. П. Тарасенко, Б. В. Савчинский, В. И. Соломка, Б. Д. Сухору-ков, М. К. Журбенко, С. В. Ключник / Вюн. Дшпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. - Дншропетровськ, 2007. - Вип. 14. - С. 216-219.
7. Mofid M., Yavari A. On the kern of general cross section. International Journal of Solids and Structures, 2000, issue 37, pp. 2377-2403. Available at: https://www.researchgate.net/publication/2450580 50_0n_the_kern_of_a_general_cross_section
8. Md. Raihanual Islam Dulal Presentation on kern Department of Civil Engineering, AUST, Dhaka. Available at: http://www.slideshare.net/dulal09072 /090103072
В. И. СОЛОМКА1*, В. А. МИРОШНИК2, А. Д. ПИНЧУК 3*, В. Л. РЫКИНА4
1 Отраслевая научно-исследовательская лаборатория искусственных сооружений, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 056 233 58 12, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0003-0567-6483
2 Отраслевая научно-исследовательская лаборатория искусственных сооружений, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 4*9010, тел. +38 056 233 58 12, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-8115-0128
3* Отраслевая научно-исследовательская лаборатория искусственных сооружений, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 056 233 58 12, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0003-1471-2407 4 Отраслевая научно-исследовательская лаборатория искусственных сооружений, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 056 233 58 12, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-4274-3473
ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ МЕТАЛИЧЕССКИХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ С ЕЗДОЙ ПОВЕРХУ ПРИ НЕПОСРЕДСТВЕННОМ ОПИРАНИИ МОСТОВОГО ПОЛОТНА НА ВЕРХНИЕ ПОЯСА ФЕРМ
Цель. Исследование особенностей определения грузоподъемности металлических пролетных строений с ездой поверху при непосредственном опирании мостового полотна на верхние пояса ферм методом классификации. Методика. Определение грузоподъемности элементов верхних поясов металлических сквозных ферм выполнен методом классификации для пролетного строения, находящегося в эксплуатации с 1903 года. Пролетное строение имеет нижние пояса ферм параболического очертания и треугольную решетку. Мостовое полотно из плит БМП, опирающихся непосредственно на верхние пояса главных ферм. Такая конструктивная особенность мостового полотна вызывает в элементах верхнего пояса дополнительно усилия местного изгиба. Комбинация усилий учтена в формулах определения допустимой временной нагрузки по двум методам. Первый вариант принципиально отличается от определения допустимой временной нагрузки для классических ферм коефициентом, учитывающим влияние местного изгиба. По второму варианту определение допустимой временной нагрузки выполняется по ядровым моментам. Также, для сравнения разницы в значениях классов с учетом местного изгиба и без него, приведен расчет по формулам определения допустимой временной нагрузки для классической фермы (узловая передача временной нагрузки). Результаты. При определении классов элементов наибольшие значения получены при расчете допустимой временной нагрузки по формулам для классических ферм. Наименьшие же классы полученны при расчете допустимой временной нагрузки с учетом коэффициента, учитывающего влияние местного изгиба. Научная новизна. Выполнен расчет по трем методам и определены наиболее оптимальные значения классов элементов верхних поясов металлического пролетного строения со сквозными фермами при непосредственном опирании на них мостового полотна. Практическая значимость. Полученные результаты классификации будут использованы при принятии решения по содержанию металлических пролетных строений со сквозными фермами с ездой поверху и непосредственным опиранием мостового полотна на верхние пояса, рассчитанных по старым нормам проектирования и находящихся в эксплуатации.
Ключевые слова: грузоподъемность; класс элемента; класс нагрузки; металлические пролетные строения со сквозными фермами; безбалластное мостовое полотно; ядровый момент
VALENTINA SOLOMKA1*, VITALIY MIROSHNIK2, ANNA PINCHUK3*, VERA RYKINA4
1 Industrial research laboratory of artificial structures, Dnipropetrovsk national university of railway transport named after academician V. Lazaryan, 2, Lazaryana Str., Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 056 233 58 12,
e-mail [email protected], ORCID 0000-0003-0567-6483
2 Industrial research laboratory of artificial structures, Dnipropetrovsk national university of railway transport named after academician V. Lazaryan, 2, Lazaryana Str., Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 056 233 58 12,
e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-8115-0128
3* Industrial research laboratory of artificial structures, Dnipropetrovsk national university of railway transport named after academician V. Lazaryan, 2, Lazaryana Str., Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 056 233 58 12, e-mail [email protected], ORCID 0000-0003-1471-2407
4 Industrial research laboratory of artificial structures, Dnipropetrovsk national university of railway transport named after academician V. Lazaryan, 2, Lazaryana Str., Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 056 233 58 12, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-4274-3473
SPECIFICS OF BEARING CAPACITY DETERMINING FOR STEEL SPANS WITH UPPER-LEVEL TRAFFIC WITH DIRECT BRIDGE DECK SUPPORT BY TRUSS UPPER BELT
Purpose. The research of specifics of bearing capacity determination with upper-level traffic with direct bridge deck support by truss upper belt by classification method. Methodology. The determination of bearing capacity for upper belt elements of trusses was performed by classification method for the span that is being operated since 1903. The span has lower belts of parabolic shape and triangular lattice. The bridge deck consists of ballastless bridge plates that are laid directly on upper belts of main trusses. Such constructional feature of bridge deck induces in upper belt elements additional local bending. Stress combination is accounted in allowable load formula using two
methods. First variant is fundamentally different from the allowable load determination for common trusses by an index that accounts the local bending effect. For the second variant the determination of allowable transient load is being determined using core moments. Also to compare the difference between class determination with and without local bending, the computation by allowable transient loads by formulas for common truss is given (nodal load transfer) Findings. For elements' class determination, the largest values were obtained while calculating allowable transient loads by common trusses formulas. The lowest classes are obtained for allowable transient load computation with of index, which accounts for local bending. Originality. The computation by three methods was performed and the most optimal class values for upper belt elements of steel truss span with direct bridge deck support were determined. Practical value. Obtained results of classifications will be used for making a decision of metal truss spans with upper-level traffic with direct bridge deck support by upper belt that were designed by old standards and are currently in operation maintenance.
Keywords: bearing capacity; class of element; class of loading; metal truss spans; ballastless bridge deck; core moment
REFERENCES
1. HSTU 32.6.03.111-2002. Ekspluatatsiia zaliznychnykh mostiv. Pravyla vyznachennia vantazhopidiomnosti metalevykh prohonovykh budov zaliznychnykh mostiv [State Standard 32.6.03.111-2002. Exploitation of railway bridges. Rules for determining capacity metal spans railway bridges]. Kyiv, Mintrans Ukrainy Publ., 2003. 380 p.
2. Darkov A. V. Soprativlenie materialov [Resistance of materials]. Moskow, Vysshaya shkola Publ., 1975. 654 p.
3. Soldatov K. I., Zhurbenko M. K., Kliuchnyk S. V., Miroshnyk V. A. Vyznachennia klasiv zaliznychnykh zalizobetonnykh prohonovykh budov mostiv za velychynoiu pruzhnykh prohyniv [Determining the class of the railway reinforced concrete spans of the bridges by considering the magnitude of the elastic sags]. Zbirnyk naukovykh prats Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazaryana "Mosty ta tuneli: teoriya, doslidzhennya, praktyka" [Proc. of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan "Bridges and tunnels: Theory, Research, Practice"], 2012, issue 3, pp. 187-193.
4. Smirnov A. F. Soprativlenie materialov [Resistance of materials]. Moskow, Vysshaya shkola Publ., 1975. 480 p.
5. Tarasenko V. P., Solomka V. I., Savchynskyi B. V. Vyznachennia faktychnoi vantazhopidiomnosti prohonovykh budov pid sumishchenu yizdu metalevykh mostiv, shcho ekspluatuiutsia, z urakhuvanniam suchasnykh avtomobilnykh navantazhen [Determining the actual capacity spans in combined driving metal bridges operated, with current car load]. Stroitelstvo. Materialovedenie. Mashinostroenie - Building. Materials Science. Engineering, 2007, issue. 43, pp. 532-536.
6. Tarasenko V. P., Savchinskiy B. V., Solomka V. I., Sukhorukov B. D. i dr. Rezultaty diagnostiki tekhnicheskogo sostoyaniya i ispytaniy ekspluatiruemogo metallicheskogo razvodnogo mosta pod sovmeshchennuyu ezdu [The results of the diagnostics of the technical condinion of the operated metal drawbridge test under the combined drive]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2007, issue. 14, pp. 216-219.
7. Mofid M., Yavari A. On the kern of general cross section. International Journal of Solids and Structures, 2000, issue 37, pp. 2377-2403. Available at: https://www.researchgate.net/publication/245058050_ On_the_kern_of_a_general_cross_section
8. Md. Raihanual Islam Dulal Presentation on kern Department of Civil Engineering, AUST, Dhaka. Available at: http://www.slideshare.net/dulal09072/090103072
Стаття рекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. В. Д. Петренко (Украгна), д.т.н, проф. Й. Й. Лучко (Украгна).
Надшшла до редколеги 20.09.2015.
Прийнята до друку 28.09.2015.
