Brolaster enligt Eurocode

Transkript

1 Brolaster enligt Eurocode Dokumentmall som beskriver laster på vägbroar. Detta dokument reviderats av dig som användare, förbättringar och kommenterar på detta dokument skickas till MALL Rev PA6 Eurocode Software AB

2 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 2(15) Innehållsförteckning 1 Permanenta laster Egentyngd Egentyngd jord Beläggning Ballast Jordtryck vilo Jordtryck passivt Ökat jordtryck orsakat av en konstruktionsdels horisontella rörelse mot jord (TK Bro B.3.4.2) Bro med ändskärmar (TR Bro B.2.1.7) Vattentryck (TK Bro B.3.3.4) Stödförskjutning (EN , ) Styv/vek fjäder Krympning Spännkraft Variabla laster Trafik_LM1_TS och Trafik_LM1_UDL Trafik_LM Typfordon (VVFS 2004:43 6 kap. 3 ) Typfordon kombinering (TK Bro B d) Typfordon dynamiskt tillskott (VVFS 2004:43 6 kap. 3 ) Last GC bana Broms (EN , 4.4.1) Jordtryck av broms Broms typfordon (TK Bro B ) Centrifugalkraft (EN , (1);(2);(3)) Centrifugalkraft typfordon Sidokraft (EN , 4.4.2(4)) Sidokraft typfordon Last på bank Vindlast Vindlast på bron utan trafik Vindlast på bron med trafik Temperaturändring Jämn temperaturändring Temperaturskillnad Jordtryck av temperaturändring Ökat jordtryck mot ändskärmar orsakat av dess rörelse mot jorden Is- och strömtryck Olyckslast pådrivande Olyckslast mothållande Lagerfriktion Gruppering av trafiklaster gr1a gr Lastkombinationer Jämvikt, EQU (6.10)...13

3 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 3(15) 4.2 Brottgränsstillstånd (uppsättning B) Permanenta laster dominerar, ULS-Ba (6.10a) Permanenta laster dominerar inte, ULS-Bb (6.10b) Brottgräns ULS-Geo Brukgränstillstånd Karakteristisk lastkombination, SLS-K (6.14a) Frekvent lastkombination, SLS-F (6.14b) Kvasipermanent lastkombination, SLS-QP (6.14c)...15

4 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 4(15) 1 Permanenta laster 1.1 Egentyngd Beräknas utifrån nominella mått. 1.2 Egentyngd jord Beräknas utifrån nominella mått, dock bör det finnas marginal för variation av detta i beräkningen, Gk,sup resp. Gk,inf Beläggning Tabell 1.1 Beräkning av beläggningens egentyngd Beläggning Tjocklek [mm] Tunghet [kn/m 3 ] Tyngd [kn/m 2 ] 5 mm Isolermatta ,11 10 mm ABT 4 160/ ,23 40 mm ABT 11 70/ ,92 50 mm ABT 16 70/ ,15 Summa 105 2, Ballast Ballastdjup ska räknas med +/- 30 %. 1.5 Jordtryck vilo 1.6 Jordtryck passivt Ökat jordtryck orsakat av en konstruktionsdels horisontella rörelse mot jord (TK Bro B.3.4.2) Jordtryckets ökning när vertikal konstruktionsdel rör sig horisontellt i riktning mot jorden ska beaktas. Jordtryckets ökning ska hänföras till de laster som ger upphov till rörelserna. För den förskjutning som orsakas av temperaturändring ska förskjutningsmåttet svara mot temperaturskillnaden Te.max Te.min, se SS-EN Det ökade jordtrycket av temperaturändring ska beaktas även i situationer där lasteffekten av temperaturändring i övrigt får utelämnas. Ökat jordtryck mot ramben, pelare etc. orsakat av dess rörelse mot jorden Ökat jordtryck mot ändskärmar orsakat av dess rörelse mot jorden Kombinationsfaktorn ψ 2 för temperaturlast ska för ökat jordtryck på grund av temperaturändring tillämpas på temperaturrörelsen.

5 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 5(15) Bro med ändskärmar (TR Bro B.2.1.7) En bro med ändskärmar dimensioneras för ett ökat jordtryck på grund av ändskärmens rörelse mot banken. Beroende på rörelsernas sammanlagda storlek utförs dimensioneringen enligt något av följande alternativ. 1. Om summan av de ingående rörelsernas karakteristiska värden inte överstiger 1/200 av ändskärmens höjd delas det ökade jordtrycket upp i delar som hänförs till den last som orsakar respektive rörelse. 2. Om summan av de ingående rörelsernas karakteristiska värden överstiger 1/200 av ändskärmens höjd dimensioneras bron för ett passivt jordtryck betraktat som en variabel last. 1.7 Vattentryck (TK Bro B.3.3.4) Vattentryck ska beräknas som en permanent last med ett högt och ett lågt värde, Gk,sup resp. Gk,inf. Vattennivån HHW ska antas motsvara Gk,sup och vattennivån LLW ska antas motsvara Gk,inf. 1.8 Stödförskjutning (EN , ) Karakteristiska vertikala stödsättningar +10 mm Karakteristiska horisontella stödsättningar +-10 mm Stödförskjutningarna justeras med faktor Styv/vek fjäder Ed mrk =Ek mrk *γn*γm ( styv fjäder) Ed mrk =Ek mrk /γn/γm (vek fjäder) σ=n/area δ=σ/e*t mrk N=1 kn, Area=1 m2 ger σ=1 kn/m2 1.9 Krympning (TK Bro B.3.3.6) Betongens krympning ska beaktas enligt SS-EN och SS-EN Den relativa fuktigheten ska antas vara 80 %. Betongens krympning ska beaktas både för statiskt obestämda konstruktioner och då delar av en och samma konstruktion gjuts vid olika tidpunkter. ecs=0,25 promille

6 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 6(15) 1.10 Spännkraft Spännkrafter i spännarmerad betong ska beaktas enligt SS-EN och SS-EN Lina 12 15,7 mm μ=0,20 κ=0,006 Låsglidning Δs=6 mm Ep=195 GPa Ap=1800 mm2 fpk=1860 MPa

7 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 7(15) 2 Variabla laster För att anpassa lastmodellerna LM 1 och LM 2 till aktuell vägtrafik används anpassningsfaktorer α respektive β. Anpassningsfaktorerna α ska minst ges värden enligt Tabell 2.1. Tabell 2.1 Anpassningsfaktorer (VVFS 2006:61) α Q1 0,9 α Q2 0,9 α Q3 0 α q1 0,7 α qi 1,0 för i>1 α qr 1,0 β Q =0,9 2.1 Trafik_LM1_TS och Trafik_LM1_UDL Två delsystem en boggilast och en utbredd last Axelavstånd i boggin är fast 1,2 m Tabell 2.2 Trafiklast Lastfält Boggie Qk [kn] α*qk α*qk Utbredd qk [kn/m2] α*qk [kn/m2] α*qk [kn/m] 1 2*300 2*0,9*300 2* ,7*9 18,9 2 2*200 2*0,9*200 2*180 2,5 1,0*2,5 7,5 3 2* ,5 1,0*2,5 7,5 Övriga lastfält:qk= 2,5 kn/m2 Återstående yta: qk= 2,5 kn/m2 Lastyta av hjultryck: 0,40 x 0,40 m, lasten antas jämnt utbredd över lastytan Lastspridning får antas ske i lutning 1:1 2.2 Trafik_LM2 Enstaka axellast β Q * Q ak Q ak = 400 kn β Q = 0,9 Lastyta: 0,60 x 0,35 m, där 0,35 m är parallellt med brons längdaxel Samma kontaktyta får användas för lastmodell 2 som för lastmodell 1. (VVFS 2006:61) Lastutbredning och lastspridning lika LM 1

8 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 8(15) 2.3 Typfordon (VVFS 2004:43 6 kap. 3 ) Trafiklast med typfordon enligt bilaga 3 med A lika med 180 kn och B lika med 300 kn. Den jämnt utbredda lasten q är 0 alternativt 5 kn/m och är jämnt fördelad över lastfältets bredd. Varje bärverksdel beräknas för det typfordon som ger ogynnsammaste inverkan. Typfordonens axlar är alltid centriskt placerade inom lastfältet. Hjultryckets utbredning i tvärled är 0,3 m och i längsled 0,2 m. Centrumavståndet mellan hjultrycken förutsätts variera godtyckligt mellan 1,7 m och 2,3 m. Lastfältens antal och placering väljs i varje enskilt fall så att ogynnsammaste inverkan erhålls. Antalet lastfält med typfordon är högst två. Ena lastfältets typfordon multipliceras med faktorn 1,0 och det andra lastfältets typfordon med faktorn 0,8. Övriga lastfält har en jämnt fördelad last q. Denna kan vara 0 alternativt 5 kn/m och är jämnt fördelad över lastfältets bredd. Tabell 2.3 Kombinationsfaktorer (TK Bro B ) Ψ 0 Ψ 1 Ψ 2 0,75 0, Typfordon kombinering (TK Bro B d) De vertikala och de horisontella krafterna av typfordonen ska kombineras enligt samma principer som lastmodell 1 med tillhörande horisontalkrafter Typfordon dynamiskt tillskott (VVFS 2004:43 6 kap. 3 ) Dynamiskt tillskott ε läggs till samtliga punktlaster. Det dynamiska tillskottet maximeras till 35 %. ε=740/(20+l) L i längsled bestäms enligt bilaga 3 och i tvärled som konsollängden eller avståndet mellan huvudbalkarnas centrumlinjer. För snedvinkliga plattbärverk kan samma dynamiska tillskott som används i längsled användas i tvärled. 2.4 Last GC bana Last på gångbanor: tre alternativa laster Utbredd last q fk = 5 kn/m2 Punktlast Q fwk = 10 kn med lastyta 0,10 x 0,10 m Servicefordon 2 axlar Q serv = 80 kn + 40 kn c/c 3,0 m hjulavstånd 1,3 m, lastyta 0,2 x 0,2 m Servicefordon behöver inte beaktas om permanenta hinder anordnas 2.5 Broms (EN , 4.4.1) Karakteristiskt värde Q lk,k =0,6*α Q1 *(2*Q1)+0,1* α q1 *w 1 *L Kombinationsvärde Q lk,k =ψ 0,Q1 *0,6*α Q1 *(2*Q1)+ψ 0,q1 *0,1*α q1 *w 1 *L Frekvent värde Q lk,k =ψ 1,Q1 *0,6*α Q1 *(2*Q1)+ψ 1,q1 *0,1*α q1 *w 1 *L Bestämmande längd för bromskraft (Tk Bro B )

9 2.5.1 Jordtryck av broms Metod 2 Metod 3, γ m Mall Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 9(15) Broms typfordon (TK Bro B ) Bromskraft ska båda beräknas som 0,6QT där QT är den sammanlagda tyngden, utan dynamiskt tillskott, av det tyngsta typfordonet som ryms i körfält Centrifugalkraft (EN , (1);(2);(3)) Q tk = 0,2*Q v om r < 200 m Q tk = 40*Q v /r om 200 <r <1500 m Q tk = 0 om r > 1500 m r = horisontalradie för körbanans centrumlinje Q v = totala tyngden av boggisystemets punktlaster i LM Centrifugalkraft typfordon Centrifugalkraft skall beräknas med Qv värdet lika med är den sammanlagda tyngden, utan dynamiskt tillskott, av det tyngsta typfordonet som ryms i körfält Sidokraft (EN , 4.4.2(4)) Sidokraft av sned inbromsning Q trk = 25 % av Q lk Q trk antas verka samtidigt med Q lk Sidokraft typfordon Sidokraften skall beräknas som 0,25*0,6*QT där QT är den sammanlagda tyngden, utan dynamiskt tillskott, av det tyngsta typfordonet som ryms i körfält Last på bank Landfästen, vingmurar, sidomurar dimensioneras för jordtryck av överlast motsvarande 20 kn/m2 på bredden 6 m och lasten 10 kn/m2 på övrig bredd inklusive GC-banor och mittremsa Grusskift dimensioneras för en horisontal kraft 0,6 α Q1 Q 1k verkande på dess överkant och samtidigt med vertikallasten α Q1 Q 1k jordtryck men inte jordtryck av överlast beaktas samtidigt Tabell 2.4 Kombinationsfaktorer (TK Bro B ) Ψ 0 Ψ 1 Ψ 2 0,75 0, Vindlast Vindlasten enligt EN kan vindlasten mot en bro bestämmas som ρ=1,25 kn/m 3 Enligt EN q p =0,5*ρ*v b 2 z= Brons höjd över omgivande mark c ez =q pz /q p c fx0 =1,3 Se diagram fig 8.3 c fx =c fx0 Enligt EN (1) C=c ez *c fx

10 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 10(15) q w =0,5*ρ*v b 2 *C Tabell 2.5 Kombinationsfaktorer (VVFS Tabell A2) Ψ 0 Ψ 1 Ψ 2 Fwk 0,3 0,2 0 F*w 1, Vindlast på bron utan trafik v b =25 q bro =q w *d tot Vindlast på bron med trafik Vindlast skall vara det minsta av F*w och Fwk x 0,3 se EN-1990-A1, kap A2.2.2 (5) och EN , sektion 8.1 (4). F*w beräknas med vindhastigheten v b =23 d tot = q trafik =q w *d tot 2.10 Temperaturändring Komponenten for vertikal temperaturskillnad kan antingen bestämmas som en linjär eller en icke-linjär komponent. För det linjära alternativet bestämms temperaturskillnaden av brotyp och beläggning. (Tabell 6.1 resp 6.2) För det icke-linjära alternativet ges temperaturfördelningen för de olika brotyperna av figur 6.2a t o m 6.2c Jämn temperaturändring T max T min EN Bilaga NB T e,max EN (4) T e,min T 0 =+10 EN Bilaga A, A.1(3) ΔT N,can =T 0 -T e,min EN (3) ΔT N,exp = T e,max- T 0 ΔT N = T e,max -T e,min

11 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 11(15) Temperaturskillnad ΔT M,heat = EN ΔT M,cool = Jordtryck av temperaturändring Metod 2 Metod 3, γ m Ökat jordtryck mot ändskärmar orsakat av dess rörelse mot jorden Kombinationsfaktorn ψ2 för temperaturlast ska för ökat jordtryck på grund av temperaturändring tillämpas på temperaturrörelsen 2.11Is- och strömtryck Tabell 2.6 Kombinationsfaktorer ( TK Bro B ) Ψ 0 Ψ 1 Ψ 2 0,4 0, Olyckslast pådrivande 2.13Olyckslast mothållande 2.14 Lagerfriktion Lagerfriktion ska bestämmas enligt SS-EN , bilaga A. (TK Bro B.3.4.3) μ=1,2/(10+σ PFTE ) 0,03<μ<0,08 σ PFTE =Pz/AreaPFTE Pz= summa krafter som angriper på lagrets nivå

12 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 12(15) 3 Gruppering av trafiklaster Lastgrupp LM1 LM2 LM3 LM4 Typfordon gr1a Centrifugalkraft och sidokrafter Karakteristisk Frekvent Frekvent Kombinationsvärde gr1b Karakteristisk gr2 Frekvent Karak- Broms och acceleration Last CG bana Karakteristisk 1 teristisk 1 gr3 Karakteristisk Typfordon Karakterististionsvärde Frekvent Frekvent Kombina- 1 Typfordon Frekvent Karakteristisk Karak- 2 1 teristisk 1 1 Horisontallaster skall endast ingå med sina karakteririska värden, ψ-faktorerna=0 enligt tabell A2.1 i SS-EN 1990/A1:2005, bilaga A gr1a gr1a,kar=(lm1+ψ 1,Broms *Broms+ψ 1,Centr *Centr+ψ 1,Sido *Sido+ψ 0,GC *GC) gr1a,komb,ψ 0 =(ψ 0,LM1 *LM1+ψ 0,Broms *(ψ 1,Broms *Broms)+ψ 0,Centr *(ψ 1,Centr *Centr)+ψ 0,Sido *(ψ 1,Sido *Sido)+ψ 0,GC *(ψ 0,GC *GC)) gr1a,komb,ψ 1 =(ψ 1,LM1 *LM1+ψ 1,Broms *(ψ 1,Broms *Broms)+ψ 1,Centr *(ψ 1,Centr *Centr)+ψ 1,Sido *(ψ 1,Sido *Sido)+ψ 1,GC *(ψ 0,GC *GC)) gr1a,kar=(lm1_ts+lm1_udl+0,75*broms_ts+0,4*broms_udl+0,75*centr+0,75*sido_t S+0,4*Sido_UDL+0,4*GC) gr1a,komb=(0,75*lm1_ts+0,40*lm1_udl+0,75*0,75*broms_ts+0,4*0,4*broms_udl+0, 75*0,75*Centr+0,75*0,75*Sido_TS+0,4*0,4*Sido_UDL+0,4*0,4*GC) 3.2 gr2 gr2,kar=(ψ 1,LM1 *LM1+Broms+Centr+Sido) gr2,komb=(ψ 0,LM1 *ψ 1,LM1 *LM1) gr2,kar=(0,75*lm1_ts+0,40*lm1_udl+broms_ts+broms_udl+centr+sido_ts+sido_ud L) gr2,komb=(0,75*0,75*lm1_ts+0,40*0,40*lm1_udl)

13 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 13(15) 4 Lastkombinationer 4.1 Jämvikt, EQU (6.10) 1,1 * det högsta värdet av ogynnsamma permanenta laster 0,9 * det högsta värdet av gynnsamma permanenta laster 1,0 * spännkraft (1,35 om den är ogynnsam) 1,5 * en huvudlast + 1,5ψ 0 *övriga huvudlaster Brottgränstillstånd trafik huvudlast 0,9*Egentynd+0,9*Beläggning+1,5*gr1a,kar+1,5*0,3*Vind Brottgränstillstånd vind huvudlast 0,9*Egentynd+0,9*Beläggning+1,5*gr1a,komb,ψ 0 +1,5*Vind 4.2 Brottgränsstillstånd (uppsättning B) Permanenta laster dominerar, ULS-Ba (6.10a) 1,35 * det högsta värdet av ogynnsamma permanenta laster 1,0 * det högsta värdet av gynnsamma permanenta laster 1,0 * spännkraft (1,35 om den är ogynnsam) 1,5ψ0 * variabla laster 1,35*Egentynd+1,49* Beläggning+1,5*gr1a,komb,ψ 0 +1,5*0,3*Vind Permanenta laster dominerar inte, ULS-Bb (6.10b) 1,2 * det högsta värdet av ogynnsamma permanenta laster 1,0 * det högsta värdet av gynnsamma permanenta laster 1,0 * spännkraft (1,35 om den är ogynnsam) 1,5 * en huvudlast + 1,5ψ 0 *övriga huvudlaster Brottgränstillstånd trafik huvudlast 1,0*Egentynd+1,1* Beläggning+1,5*gr1a,kar+1,5*0,3*Vind Brottgränstillstånd vind huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+1,5*gr1a,komb,ψ 0 +1,5*Vind

14 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 14(15) 4.3 Brottgräns ULS-Geo 1,2 * det högsta värdet av ogynnsamma permanenta laster 1,0 * det högsta värdet av gynnsamma permanenta laster 1,0 * spännkraft (1,35 om den är ogynnsam) 1,4 * en huvudlast + 1,4ψ 0 *övriga huvudlaster Brottgränstillstånd trafik huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+1,4*gr1a,kar+1,4*0,3*Vind Brottgränstillstånd vind huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+1,4*gr1a,komb+1,4*Vind 4.4 Brukgränstillstånd Karakteristisk lastkombination, SLS-K (6.14a) 1,0 * det högsta värdet av ogynnsamma permanenta laster 1,0 * det låga värdet av gynnsamma permanenta laster 1,0 * spännkraft 1,0 * en huvudlast + ψ0*övriga huvudlaster Bruksgränstillstånd trafik huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+gr1a,kar+0,3*Vind+0,6*Temp Bruksgränstillstånd vind huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+gr1a,komb,ψ 0 +1,0*Vind+0,6*Temp Frekvent lastkombination, SLS-F (6.14b) 1,0 * det högsta värdet av ogynnsamma permanenta laster 1,0 * det låga värdet av gynnsamma permanenta laster 1,0 * spännkraft ψ1 * en huvudlast+ ψ2 * övriga huvudlaster Bruksgränstillstånd trafik huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+gr1a,komb,ψ 1 +0,2*Vind+0,5*Temp Bruksgränstillstånd vind huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+0,3*Vind+0,5*Temp Bruksgränstillstånd temp huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+0,6*Temp

15 Vägbrolaster enligt Eurocode Sidan 15(15) Kvasipermanent lastkombination, SLS-QP (6.14c) 1,0 * det högsta värdet av ogynnsamma permanenta laster 1,0 * det låga värdet av gynnsamma permanenta laster 1,0 * spännkraft ψ2 * variabla laster Bruksgränstillstånd temp huvudlast 1,0*Egentynd+1,1*Beläggning+0,5*Temp