Ontwerp van bruggen: top 14 Checklist
De volgende belastingen, krachten en spanningen moeten in het ontwerp van bruggen worden beschouwd en gecontroleerd: - 1. Dode belasting 2. Live belasting 3. Voetpad wordt geladen 4. Slagtoestand 5. Windbelasting 6. Horizontale kracht door waterstromingen 7. Longitudinale krachten 8. Centrifugale krachten 9. Drijfvermogen 10. Aardedruk 11. Temperatuureffecten 12. Vervormingseffecten 13. Secundaire effecten 14. Golfdruk en weinig anderen.
Dode belasting:
De eenheidsgewichten van verschillende materialen worden verondersteld in het ontwerp zoals weergegeven in Tabel 5.1:
Alle nieuwe wegbruggen in India moeten zijn ontworpen volgens de Loadings van het Indian Roads Congress, die bestaan uit drie laadklassen, namelijk IRC klasse AA, IRC klasse A en IRC klasse B belasting. Voor de bouw van bruggen in bepaalde gemeentelijke limieten, industriegebieden en op bepaalde gespecificeerde snelwegen, moet een enkele rijstrook van klasse AA of twee rijstroken van klasse A worden overwogen, ongeacht de oorzaak.
Alle andere permanente bruggen moeten zijn ontworpen met twee rijstroken van klasse A, terwijl twee rijstroken van klasse B voor bruggen in bepaalde gebieden of voor tijdelijke constructies zoals houten bruggen enz. Van toepassing zijn. Wanneer klasse 70-R is gespecificeerd, wordt gebruikt in plaats van IR-klasse AA-belading. Fig. 5.1 en 5.2 tonen de IRC-belastingen.
Er wordt van uitgegaan dat deze belastingen langs de lengteas van de bruggen lopen en zich overal op het dek kunnen bevinden om rekening te houden met het ergste effect dat in het gedeelte wordt geproduceerd, op voorwaarde dat de afstanden tussen het wiel en de wegligger, de afstanden tussen de assen of wielen en de afstand tussen de naburige voertuigen zoals weergegeven in het laaddiagram wordt niet aangetast.
Alle assen van een standaardvoertuig of -strein worden geacht gelijktijdig te werken en de ruimte die door de standaardtrein niet is achtergelaten, mag niet worden beschouwd als onderworpen aan extra belasting. De aanhangwagens die aan de aandrijfeenheid zijn bevestigd, mogen niet als afneembaar worden beschouwd.
Alle nieuwe bruggen hebben een breedte van één rijstrook, twee rijstroken of vier rijstroken. Bruggen met drie rijstroken worden niet overwogen. Voor bruggen met vier rijstroken of veelvoudige bruggen met twee rijstroken moet een ten minste 1, 2 m brede centrale berm worden aangebracht.
Vermindering van spanningen doordat LL tegelijkertijd op meer dan twee rijstroken rijdt:
De belastingintensiteit kan met 10% worden verlaagd voor elke extra rijstrook boven de twee rijstroken met een maximale reductie van 20%, en ook afhankelijk van de voorwaarde dat de aldus verkregen belastingintensiteiten niet minder zijn dan de intensiteiten die van een gelijktijdige belasting op twee rijstroken.
Wijze van toepassing van live belasting voor het ontwerp van de dekplaat:
1. Voor platen die slechts in één richting overspannen:
A. Spreiding van de belasting loodrecht op de overspanning:
(a) Solide plaat die in één richting overspant:
(i) Voor een enkele geconcentreerde belasting wordt de effectieve breedte berekend volgens de onderstaande formule. De effectieve breedte mag echter niet de werkelijke breedte van de plaat overschrijden.
Waarbij b e = de effectieve breedte van de plaat waarop de belasting inwerkt.
L = de effectieve overspanning in het geval van eenvoudig ondersteunde overspanning en de vrije overspanning in het geval van een ononderbroken spanwijdte.
X = de afstand van de CG van de geconcentreerde belasting van de dichtstbijzijnde drager.
W = de afmeting van het contactvlak van de band in een richting loodrecht op de overspanning plus tweemaal de dikte van het slijtagedeel van de slijtlaag.
K = een coëfficiënt met de waarden in tabel 5.2, afhankelijk van de verhouding van b / L, waarbij b de breedte van de plaat is.
(ii) Voor twee of meer geconcentreerde lasten in een lijn in de richting van de overspanning, moet het buigmoment per meterbreedte voor elke lading afzonderlijk worden berekend op basis van de geschikte effectieve breedte.
(iii) Bij twee of meer belastingen over de overspanning, als de effectieve breedte van de plaat voor één lading de effectieve plaatbreedte voor een aangrenzende belasting overlapt, wordt de resulterende effectieve breedte van de plaat voor de twee belastingen gelijk aan de som genomen van de respectieve effectieve breedte voor elke belasting minus de breedte van de overlap, op voorwaarde dat de plaat wordt gecontroleerd op de twee belastingen die afzonderlijk werken.
(b) Vaste steunbalk:
(i) Bij een enkele geconcentreerde belasting is de effectieve breedte van de plak die het buigmoment (gemeten parallel aan de ondersteunde rand) weerstaat, als volgt:
b e = 1, 2x + W (5.2)
Waarbij b e, x en W dezelfde betekenis hebben als hiervoor.
Op voorwaarde dat de effectieve breedte niet meer bedraagt dan een derde van de lengte van de vrijdragende plaat gemeten parallel aan de steun en ook op voorwaarde dat de effectieve breedte de helft van de bovengenoemde waarde plus de afstand van de geconcentreerde belasting van het nabij gelegen uiterste uiteinde wanneer de geconcentreerde belasting wordt geplaatst nabij een van de twee uiterste uiteinden van de vrijdragende plaat.
(ii) voor twee of meer geconcentreerde ladingen:
Als de effectieve breedte van de plaat voor één lading de effectieve breedte voor een aangrenzende belasting overlapt, wordt de resulterende effectieve breedte voor twee belastingen gelijkgesteld aan de som van de respectieve effectieve breedten voor elke belasting minus de breedte van de overlapping, op voorwaarde dat de plaat zo ontworpen is getest voor de twee belastingen afzonderlijk handelen.
B. Dispersie van lading langs span:
De effectieve lengte van een plaat waarop een wielbelasting of tack-belasting inwerkt, wordt gelijkgesteld aan de afmetingen van het contactgebied van de band over het slijtoppervlak van de plaat in de richting van de overspanning plus tweemaal de totale diepte van de plaat inclusief de dikte van de slijtvacht.
2. Voor platen die in twee richtingen worden overspannen en voor platen in één richting met een breedte groter dan 3 keer de effectieve overspanning:
Adviseer invloedsveld, Piegeaud's of een andere rationele methode met de waarde van Poisson's ratio als 0, 15.
3. Voor geribde plaat of door een andere dan massieve plaat:
Wanneer de verhouding van de dwarse buigstijfheid tot de buigstijfheid in de lengterichting één is, kunnen de effectieve breedten worden berekend als voor massieve plaat. Wanneer de verhouding kleiner is dan één, wordt een verhoudingsgewijs kleinere waarde genomen.
4. Dispersie van lasten door vullingen en het dragen van laag:
De spreiding van ladingen door vullingen en slijtlagen moet worden genomen op 45 graden langs en loodrecht op de overspanning.
Footway laden:
Voor een effectieve overspanning van 7, 5 m of minder, 400 kg / m 2 . Deze belasting wordt verhoogd tot 500 kg / m 2 voor bruggen in de buurt van een bedevaartsoord of grote bedevaartsruimte.
Voor een effectieve overspanning van meer dan 7, 5 m, maar niet meer dan 30 m, wordt de belastingintensiteit berekend volgens de volgende vergelijking:
Voor effectieve overspanningen van meer dan 30 m wordt de intensiteit van de voetpadbelasting bepaald aan de hand van de volgende formule:
Waarbij P '= 400 kg / m2 naargelang het geval
P = voetpadbelasting in kg per m 2
L = effectieve overspanning van de hoofdligger in meter
W = Breedte voetpad in meter
Het voetpad moet berekend zijn op een belasting van 4 ton inclusief stoot verdeeld over een gebied met een diameter van 300 mm. In dat geval kunnen de toegestane spanningen met 25 procent worden verhoogd om aan deze bepaling te voldoen. Wanneer de voertuigen het voetpad niet kunnen monteren, hoeft deze voorziening niet te worden gemaakt.
Impact Allowance:
Impacttoeslag als percentage van de toegepaste belaste belasting is toegestaan voor de dynamische werking van de onder spanning staande belastingen zoals hieronder vermeld:
Voor laden van Klasse A of Klasse B:
Het impactpercentage is zoals aangegeven in Fig. 5.3. De botsingsfractie wordt berekend uit de volgende formules voor overspanningen van 3 m tot 45 m:
(a) Voor bruggen van gewapend beton:
Impactfractie = 4, 5 / 6 + L
(b) Voor stalen bruggen:
Impactfractie = 9 / 13, 5 + L
Waarbij L = lengte van de overspanning in meters zoals aangegeven
Voor laden van klasse AA en laden van klasse 70R:
Het impactpercentage wordt genomen zoals hieronder vermeld:
A. Voor overspanning minder dan 9 m:
i) Voor rupsvoertuigen - 25% voor overspanningen tot 5 m lineair teruglopend tot 10% voor overspanningen van 9 m.
ii) Voor wielvoertuigen - 25 procent.
B. Voor overspanningen van 9 m of meer:
(a) bruggen van versterkt beton:
(i) Rupsvoertuigen: 10% omhoog tot een overspanning van 40 m en in overeenstemming met de curve in Fig. 5.3 voor overspanningen van meer dan 40 m.
(ii) Wielen met wielen: 25% voor overspanningen tot 12 m en in overeenstemming met de curve in Fig. 5.3 voor overspanningen van meer dan 12 m.
(b) Stalen bruggen :
(i) Bijgehouden voertuigen: 10 procent voor alle overspanningen.
(ii) Wielen op wielen: 25% voor overspanningen tot 23 m en in overeenstemming met de curve die wordt aangegeven in Fig. 5.3 voor overspanningen van meer dan 23 m.
Er mag geen impacttoeslag worden toegestaan voor het laden van het voetpad. Voor brugconstructies met een vulling van ten minste 600 mm inclusief de wegkorst, moet het stootpercentage gelijk zijn aan de helft zoals gespecificeerd zoals hierboven beschreven in klasse A of klasse B laden en klasse AA-belading en klasse 70R-belading.
De slagingspercentages in de volgende verhoudingen zijn toegestaan voor het berekenen van de spanningen op verschillende punten van pijlers en landhoofden vanaf de bovenkant van het bedblok:
(i) Druk op de lagers en de bovenkant van het bedblok. Volledige waarde
(ii) Bodemoppervlak van de helft van het bedblok
(iii) vanaf het bodemoppervlak van het bedblok tot 3 m van de structuur onder het bedblok De helft tot nul neemt gelijkmatig af
(iv) 3 m onder de bodem van het bedblok Nul
De overspanningslengte, L, waarmee rekening moet worden gehouden bij de berekening van impactpercentages zoals gespecificeerd in klasse A of klasse B laden en klasse AA-belading en klasse 70R-belasting, is als volgt:
(a) Voor eenvoudig ondersteunde of continue overspanningen of voor bogen, L = de effectieve overspanning waarop de belasting wordt geplaatst.
(b) Voor bruggen met vrijdragende armen zonder hangende overspanningen, L = de effectieve overhang van de cantilever verminderd met 25 procent voor belastingen op de vrijdragende arm en L = de effectieve overspanning tussen steunen voor belastingen op de hoofdoverspanning.
(c) Voor bruggen met vrijdragende armen met hangende overspanningen, L = de effectieve overhang van de vrijdragende arm plus de helft van de lengte van de hangende overspanning voor belastingen op de vrijdragende arm en L = de effectieve lengte van de hangende overspanning voor lasten op de ophanging span en 'L = de effectieve overspanning tussen steunen voor belastingen op de hoofdoverspanning.
Windbelasting:
Er wordt verondersteld dat de windbelasting horizontaal op elk blootgesteld deel van de brugconstructie inwerkt. De richting van de windbelasting kan zodanig zijn dat maximale resulterende spanningen in het betreffende lid worden geproduceerd.
Er wordt aangenomen dat de windkracht werkt op het oppervlak van de structuur, zoals hieronder:
(a) Voor de structuur van het dek - het oppervlak van de constructie zoals gezien in een hoogte inclusief het vloersysteem en reling minder gebied van de perforatie in de leuningen of borstweringwanden.
(b) Voor een doorgaande of een halve doorgaande structuur - het oppervlak van de verhoging van de bovenwaartse spanten zoals gespecificeerd in (a) hierboven plus de helft van het elevatieoppervlak boven het dekniveau van alle andere spanten of liggers.
De intensiteit van de winddruk moet zijn zoals in tabel 5.3 hieronder. De intensiteit kan verdubbeld worden in bepaalde kustgebieden zoals de Kathiawar-schiereiland-, Bengaalse en Orissa-kusten, zoals weergegeven op de kaart (Fig. 5.4).
Waar
H = de gemiddelde hoogte in meters van het blootgestelde oppervlak boven het gemiddelde vertragingsoppervlak (grond of bed of waterniveau).
V = windsnelheid in km per uur.
P = Intensiteit van de winddruk in Kg / m 2 op hoogte H
De windbelasting op de bewegende belading wordt verondersteld te werken op 1, 5 m boven de rijbaan met een snelheid van 300 kg per strekkende meter levend gewicht in het geval van gewone bruggen en 450 kg per strekkende meter voor bruggen met tramwegen.
De totale windkracht mag niet minder zijn dan 450 kg per strekkende meter in het vlak van het geladen snoer en 225 kg per strekkende meter in het onbeladen snoer op doorlopende of half doorlopende trussen, vakwerk of andere soortgelijke overspanningen, en niet minder dan 450 Kg per strekkende meter op dekoverspanningen.
Een winddruk van 240 kg per meter op de onbelaste constructie moet ook in aanmerking worden genomen als deze meer spanningen oplevert dan de eerder genoemde windbelastingen.
Horizontale kracht door waterstromingen:
Het effect van de horizontale kracht ten gevolge van waterstromingen moet in aanmerking worden genomen bij het ontwerpen van elk deel van de brugstructuur dat ondergedompeld is in stromend water.
De intensiteit van de waterdruk als gevolg van waterstroom kan worden berekend met de formule:
Waar:
P = Intensiteit van druk in Kg / m2
U = de snelheid van de waterstroom op het betreffende punt in meter per seconde.
K = een constante met de waarden voor verschillende vormen van pijlers, zoals weergegeven in tabel 5.4
Er kan worden verondersteld dat de variatie van U 2 lineair is met een nulwaarde op het maximale scourniveau en het kwadraat van de maximale snelheid aan het oppervlak (figuur 5.5). De maximale oppervlaktesnelheid V kan worden genomen als V m √2, dwz V 2 s = 2 V 2 m, waarbij V m de gemiddelde snelheid is.
Daarom wordt U 2 in vergelijking 5.7 op een diepte X van het maximale scourniveau gegeven door:
Om te voorzien tegen elke mogelijke variatie van de richting van de waterstroom uit de normale stroomrichting, kan in het ontwerp worden voorzien door een 20 graden helling van de waterstroom ten opzichte van de normale stroomrichting aan te nemen.
De snelheid in dergelijke gevallen zal worden opgelost in twee componenten, nl. een parallel en de andere normaal voor de pier. De waarden van K voor de normale component moeten worden genomen als 1, 5 behalve voor ronde pijlers wanneer K kan worden genomen als 0, 66.
Longitudinale krachten:
Het effect van krachten in de lengterichting als gevolg van trekkracht of remwerking (waarbij de laatste groter is dan de eerste) en de wrijvingsweerstand geboden door de vrije beweging ten gevolge van verandering van temperatuur of enige andere oorzaak, moeten in aanmerking worden genomen bij het ontwerp van peiling, substructuren en de basis.
De horizontale kracht als gevolg van tractie of remmen wordt verondersteld langs de rijbaan te werken en op 1, 2 meter erboven.
Remmings- en temperatuureffecten op brugconstructies zonder lagers, zoals bogen, onbuigzame frames enz., Moeten worden overwogen overeenkomstig de goedgekeurde analysemethode voor onbepaalde constructies.
Voor eenvoudig ondersteunde versterkte en voorgespannen betonconstructies, kunnen plaatlagers niet worden gebruikt voor overspanningen van meer dan 15 meter.
Voor eenvoudig ondersteunde overspanningen tot 10 meter waar geen lagers (met uitzondering van bitumenlaag) zijn aangebracht, moet de horizontale kracht op het lagerniveau zijn:
F / 2 of μ Rg, welke hoger is
Waar F = toegepaste horizontale kracht
μ = wrijvingscoëfficiënt zoals weergegeven in tabel 5.5
Rg = Reactie door dode belasting.
De langskracht bij een willekeurig vrij lager (glijden of rollen) voor een eenvoudig ondersteunde brug moet gelijk zijn aan μR, waarbij i de wrijvingscoëfficiënt is en R de som is van de dode en de werkelijke belastingreactie. De waarden van p. zoals weergegeven in tabel 5.5 worden meestal verondersteld in het ontwerp.
De langskracht bij elk vast lager voor een eenvoudig ondersteunde brug is als volgt:
F - μR of, F / 2 + μR wat de grootste is
Waar F = toegepaste horizontale kracht
μ = wrijvingscoëfficiënt zoals weergegeven in tabel 5.5
R = Reactie door lege lading.
De longitudinale kracht aan elk uiteinde van een eenvoudige, ondersteunde structuur met identieke elastomeerlagers wordt gegeven door F / 2 V δ, waarbij V r de afschuifwaarde van het elastomeerlager is en 8 de beweging van het dek is als gevolg van temperatuur enz. Anders dan vanwege toegepast op krachten.
De langskrachten op steunen met een doorlopende constructie worden bepaald op basis van de afschuifwaarde van de afzonderlijke steunen en het nulbewegingspunt van het dek.
De longitudinale en alle andere horizontale krachten moeten worden berekend tot het niveau waarop de resulterende passieve gronddruk van de grond onder het diepste schuurniveau (of het vloerniveau in het geval van een brug met een puccavloer) deze krachten in evenwicht brengt.
De omvang van het remeffect wordt verondersteld de volgende waarden te hebben:
(i) Voor een brugdek met één rijstrook of twee rijstroken is het remeffect gelijk aan twintig procent voor de eerste trein van het voertuig plus tien procent voor de daaropvolgende treinen of een deel daarvan.
Bij het berekenen van het remeffect moet slechts één rij treinbelastingen in aanmerking worden genomen, zelfs wanneer het brugdek twee rijbanen met trein draagt. Het remeffect is gelijk aan twintig procent van de werkelijke belasting op de overspanning waarbij de gehele eerste trein niet op de overspanning staat.
(ii) Voor bruggen met meer dan twee rijstroken wordt het remeffect beschouwd als gelijk aan de waarde in (i) hierboven voor twee rijstroken plus vijf procent van de belasting op de rijstroken van meer dan twee.
Centrifugale krachten:
Voor een gebogen brug moet het effect van de middelpuntvliedende kracht als gevolg van de beweging van de voertuigen in een bocht naar behoren in aanmerking worden genomen en moeten de onderdelen zodanig zijn ontworpen dat rekening wordt gehouden met de extra spanningen die door de centrifugaalwerking worden veroorzaakt.
De middelpuntvliedende kracht wordt berekend volgens de formule:
C = WV 2 / 127R (5.8)
Waar: C = de middelpuntvliedende kracht in ton
W = totale belasting van de lading in tonnen op de overspanning
V = Ontwerpsnelheid in Km per uur
R = Radius van kromming in meters
De middelpuntvliedende kracht wordt verondersteld te werken op een hoogte van 1, 2 m boven de rijbaan. Er is geen verhoging voor impacteffect vereist. De middelpuntvliedende kracht wordt geacht te werken op het punt van werking van de wielbelastingen of gelijkmatig verdeeld over de lengte waarop een gelijkmatig verdeelde last inwerkt.
drijfvermogen:
Het effect van het drijfvermogen moet in aanmerking worden genomen bij het ontwerpen van de leden van de brugconstructie als deze overweging het ergste effect in het lid oplevert. Vanwege het drijfvermogen wordt een vermindering van het gewicht van de constructie gemaakt.
Als de fundering op homogene ondoordringbare lagen steunt, hoeft er geen voorziening voor het opwaartse effect te zijn, maar als de fundering daarentegen op doorlatende lagen zoals zand, slib enz. Rust, moet volledig drijfvermogen worden overwogen. Voor andere funderingsomstandigheden, waaronder fundering op rots, wordt een bepaald percentage van het volledige drijfvermogen verondersteld als het opwaartse effect naar goeddunken van de brugontwerper.
15% van het volledige drijfvermogen moet worden genomen als het opwaartse effect voor de ondergedompelde beton- of bakstenen metselwerkconstructies als gevolg van de waterspanning.
Het effect van volledig drijfvermogen moet naar behoren in aanmerking worden genomen bij het ontwerp van de bovenbouw voor dompelbare bruggen, indien dit grotere spanningen veroorzaakt.
In het geval van diepe funderingen die zowel water als bodemmassa zoals zand, slib enz. Verdringen, wordt het drijfvermogen dat gewichtsvermindering tot gevolg heeft, op twee punten overwogen zoals onder:
(i) Drijfvermogen ten gevolge van ontheemden water moet worden genomen als het gewicht van het volume water dat door de structuur wordt verplaatst van het vrije wateroppervlak naar het funderingsniveau.
(ii) Opwaartse druk als gevolg van het ondergedompelde gewicht van de grond, berekend volgens Rankine's Theory.
Aardingsdruk:
De aardedruk waarvoor aardingsconstructies moeten worden ontworpen, moet worden berekend in overeenstemming met elke rationele theorie. De aarddruktheorie van Coulomb kan worden gebruikt met de wijziging dat de resulterende gronddruk verondersteld wordt te werken op een hoogte van 0, 42 H vanaf de basis, waarbij H de hoogte is van de keermuur.
Er wordt aangenomen dat de minimale intensiteit van de horizontale gronddruk niet lager is dan de druk uitgeoefend door een vloeistof met een gewicht van 480 kg per kubieke meter. Alle landhoofden moeten zijn ontworpen voor een heffingstoevoertoeslag gelijk aan 1, 2 m hoogte van de grondvulling. Voor het ontwerp van vleugel- en retourwanden wordt de levendruktoeslag berekend als gelijkwaardig aan 0, 6 m hoogte van de grondvulling.
De vullingen achter de abutments, vleugel en terugloopwanden die de aardedruk uitoefenen, zullen bestaan uit korrelige materialen. Een filtermedium met een dikte van 600 mm met een kleinere afmeting naar de grond en een grotere afmeting naar de wand moet over het gehele oppervlak van de abutments, vleugel of terugloopwanden zijn aangebracht.
Er moet een voldoende aantal wiggaten zijn aangebracht in de landhoofden, vleugels of terugloopwanden boven het lage waterniveau voor de afvoer van opgehoopt water achter de wanden. De afstand tussen de huilgaten mag niet meer dan een meter bedragen, zowel in horizontale als in verticale richting. De grootte van de huilgaten moet voldoende zijn voor een goede afvoer en de huilgaten moeten op een helling in de richting van het buitenvlak worden geplaatst.
Temperatuur effecten:
Alle constructies moeten zodanig zijn ontworpen dat rekening wordt gehouden met de spanningen die het gevolg zijn van de temperatuursvariatie. Het variatiebereik moet op oordeelkundige wijze worden vastgesteld voor de plaats waar de constructie moet worden gebouwd.
De vertraging tussen de luchttemperatuur en de binnentemperatuur van massieve betonnen elementen moet voldoende aandacht krijgen. Het temperatuurbereik zoals weergegeven in tabel 5.6 wordt in het algemeen verondersteld in het ontwerp.
De uitzettingscoëfficiënt per graad Celsius moet worden genomen als 11, 7 x 10 -6 voor staal- en RC-structuren en 10, 8 x 10 -6 voor structuren van gewoon beton.
Deformatie-effecten (alleen voor stalen bruggen):
Vervormingsspanning wordt veroorzaakt door het buigen van een willekeurig onderdeel van een open-web ligger als gevolg van verticale afbuiging van de ligger in combinatie met de stijfheid van de verbindingen. Alle stalen bruggen moeten zodanig worden ontworpen, gefabriceerd en opgesteld dat de vervormingsspanningen tot een minimum worden beperkt. Bij gebrek aan ontwerpberekeningen mogen de vervormingsspanningen niet minder dan 16 procent van de dode en belastende belastingen zijn.
Secundaire effecten:
Stalen structuren:
Secundaire spanningen zijn extra spanningen veroorzaakt door de excentriciteit van verbindingen, grondbundelbelastingen toegepast op tussenliggende punten in een paneel, zijdelingse windbelastingen op de eindstijlen van doorgaande spanten etc. en spanningen als gevolg van de beweging van steunen.
Versterkte betonconstructies:
Secundaire spanningen zijn extra spanningen veroorzaakt door de beweging van steunen of door de vervorming in de geometrische vorm van de structuur of restrictieve krimp van betonnen vloerbalken enz. Voor gewapende betonconstructies, moeten de krimpcoëfficiënten worden genomen als 2 x 10 -4 . Alle bruggen moeten zodanig zijn ontworpen en gebouwd dat de secundaire spanningen tot een minimum worden beperkt.
Golfdruk:
De golfkrachten worden bepaald door middel van een geschikte analyse waarbij rekening wordt gehouden met trek- en traagheidskrachten enz. Op afzonderlijke structurele delen op basis van rationele methoden of modelstudies. In het geval van een groep palen, pieren enz. Worden ook nabijheidseffecten in aanmerking genomen.
Effect door drijvende lichamen of schepen:
Leden zoals brugpijlers, paalbokken enz. Die onderhevig zijn aan schokkrachten van drijvende lichamen of vaartuigen, moeten worden ontworpen rekening houdend met het effect van de impact op dergelijke leden. Als de slagkracht de onderdelen schuin raakt, moet ook rekening worden gehouden met het effect van de krachten van het onderdeel.
Erectie-effecten:
Het ontwerpbureau wordt voorzien van het montageprogramma en de volgorde van constructie die de bouwingenieurs wensen aan te nemen en de ontwerper moet in zijn ontwerp de spanningen als gevolg van de erectie-effecten verklaren. Dit moet een spanwijdte omvatten die wordt voltooid en de aangrenzende overspanning niet in positie.
Seismic Force:
Fig. 5.6 toont de kaart van India die daarin seismische Zone I tot Zone V aangeeft. Alle bruggen in Zone V moeten ontworpen zijn voor seismische krachten zoals hieronder gespecificeerd. Alle grote bruggen met een totale lengte van meer dan 60 meter moeten ook ontworpen zijn voor seismische krachten in Zone III en IV. Bruggen in zone I en II hoeven niet ontworpen te zijn voor seismische krachten.
De verticale seismische kracht moet worden overwogen bij het ontwerp van de te bouwen bruggen in zone IV en V, waarin de stabiliteit een ontwerpcriterium is. De verticale seismische coëfficiënt moet worden genomen als de helft van de horizontale seismische coëfficiënt zoals hierboven gegeven.
Wanneer een seismisch effect wordt overwogen, moet de schurend effect voor het ontwerp van de fundering worden gebaseerd op een gemiddelde ontwerpoverstroming. Als er geen detailgegevens zijn, kan de schuring worden genomen als 0, 9 keer de maximale schuurdiepte.
Horizontale seismische kracht:
De horizontale seismische kracht wordt bepaald door de volgende uitdrukking, die geldt voor bruggen die een overspanning tot 150 m hebben. In het geval van bruggen met een lange overspanning met overspanningen groter dan 150 m, moet het ontwerp gebaseerd zijn op een dynamische benadering.
F eq = α. Β. Ƴ. G
Waar F eq = seismische kracht
α = Horizontale seismische coëfficiënt, afhankelijk van de locatie zoals weergegeven in tabel 5.7 (voor een gedeelte onder de schuurdiepte kan dit als nul worden beschouwd).
β = Een coëfficiënt die afhankelijk is van het grondfunderingssysteem zoals weergegeven in tabel 5.8.
α = Een coëfficiënt die afhangt van het belang van de brug zoals hieronder weergegeven. Het belang zal worden bepaald aan de hand van plaatselijke omstandigheden zoals strategisch belang, vitale communicatielink enz.
(a) Belangrijke brug 1.5
(b) Andere bruggen 1.0
G = dode lading of dood plus live belasting
Horizontale seismische krachten moeten worden genomen om te handelen in het zwaartepunt van alle beschouwde belastingen. De richting van de seismische kracht moet zodanig zijn dat het resulterende effect van de seismische kracht en andere krachten maximale spanningen in de constructie veroorzaakt.
De seismische kracht voor belasting onder belasting wordt niet in overweging genomen wanneer deze in de rijrichting werkt, maar moet in de richting loodrecht op het verkeer worden beschouwd.
Het deel van de structuur dat in de bodem is ingebed, wordt niet geacht seismische krachten te veroorzaken. In losse of slecht gegradeerde zanden met weinig of geen fijne deeltjes, kunnen de trillingen als gevolg van een seismisch effect leiden tot liquefactie van de grond of overmatige totale en differentiële afzetting. Daarom moet het leggen van bruggen op dergelijke lagen in zones III, IV en V worden vermeden tenzij geschikte methoden voor verdichting of stabilisatie worden toegepast.
Metselwerk- of ongewapende betonnen bruggen mogen niet in zone V worden aangelegd.
Invloed lijndiagrammen:
Alle structurele delen moeten worden ontworpen met lasten, krachten en spanningen die samen kunnen werken. De meeste van deze belastingen en krachten hebben een min of meer vast punt van aanbrenging, behalve de belasting en de krachten die voortkomen uit de belasting van het voertuig, zoals de slagkracht, de trekkracht of de remkracht en de middelpuntvliedende kracht.
Aangezien live belastingen bewegende ladingen zijn, moeten hun punten van toepassing zorgvuldig worden bepaald om maximaal effect te bereiken. Dit wordt bereikt met behulp van invloedslijndiagrammen zoals beschreven in de onderstaande paragrafen.
Een invloedslijn is een curve die de reactie, het moment, de schuifkracht, de stuwkracht etc. aangeeft bij een sectie van een balk of andere onderdelen als gevolg van de beweging van een geconcentreerde belasting over de lengte van de balk of het onderdeel.
De procedure voor het tekenen van het invloedlijndiagram wordt geïllustreerd in de volgende paragrafen. Invloedlijndiagrammen voor enkele speciale structuren zoals RC-doorlopende bruggen en RC-boogbruggen. De methode om deze invloedlijndiagrammen te gebruiken voor het bepalen van maximale waarden van momenten, scharen, reacties enz.
Invloed lijndiagram voor moment:
Eenvoudig ondersteunde Bridge-Section op 0, 25 L en 0, 5 L:
In Fig. 5.7 (a), wanneer een eenheidsbelasting wordt geplaatst tussen A en X (dwz de beschouwde sectie), R B = a / L en M x = (ax 0, 75 L) / L maar wanneer de eenheidslast tussen X en B, R A = (La) / L en M x = (La) 0, 25L / L. De waarde van M x is maximaal als de belasting van de eenheid X is, dat wil zeggen de beschouwde sectie en de waarde van M x = 0, 1875 l. Het invloedslijndiagram voor M x bij 0, 25 L wordt getoond in figuur 5.7 (c).
Evenzo, in Fig. 5.7 (b), wanneer de eenheidslast wordt geplaatst tussen A en X, M x = bijl 0, 5L / L maar wanneer de eenheidslast wordt geplaatst tussen X en B, M x = (La) x 0, 5L / L De waarde van M x maximum wanneer de eenheid wordt geplaatst op X, in welk geval M x = 0, 25 L. Het invloedslijndiagram voor M bij 0, 5L wordt getoond in Fig. 5.7 (d).
Gebalanceerde cantileverbrug - doorsnede in het midden van de hoofdspan en bij de ondersteuning:
De invloedslijndiagrammen kunnen op dezelfde manier getekend worden als geïllustreerd in Fig. 5.8.
Invloed lijndiagram voor schuintrekken:
Eenvoudig ondersteunde bridge - sectie op 0, 25 liter en 0, 5 liter:
Met verwijzing naar Fig. 5.7 (a) wanneer de belading van de eenheid wordt geplaatst tussen A en X (dwz de betreffende sectie), R B = a / LS x (dwz afschuiving bij X) = R B = a / L. Volgens de normale conventie is deze afschuiving, dwz resulterende krachten die naar boven werken aan de rechterzijde van de doorsnede en naar beneden toe werkend aan de linkerkant van de doorsnede negatief.
Wanneer de eenheidslast tussen X en B ligt, R A = (La / L) en S x (afschuiving bij x) = (La / L). Deze afschuiving volgens normale conventie is positief. Het scheerwijziging verandert van teken wanneer de belading van de eenheid X is. Daarom zal het diagram van de invloedslijn voor afschuiving in sectie 0.25L zijn zoals getoond in figuur 5.9 (a). De Y-as van negatieve schuifkracht bij X = 0, 25L / L = 0, 25 en de ordinaat van positieve afschuiving = L- 0, 25L / L = 0, 75
Met verwijzing naar Fig. 5.7 (b) kan het worden gevonden als eerder dat wanneer de eenheidslast tussen A en X is, S x = a / L en wanneer de eenheidslast tussen X en B is, S, = (La / L) . De schuifspanning verandert van teken wanneer de belasting van de unit op de sectie ligt, dwz op 0, 5 l en de ordinaten voor zowel positieve schuifkracht als negatieve schuifkracht zijn 0, 5. Het invloedslijndiagram wordt getoond in Fig. 5.9 (b).
Gebalanceerde cantileverbrug - doorsnede in het midden van de hoofdspan en bij de ondersteuning:
i) Sectie in het midden van de hoofdoverspanning:
Met verwijzing naar Fig. 5.8 (a), wanneer de lading van de eenheid van A naar G beweegt (dat wil zeggen de te bestuderen sectie), zal de reactie op D als volgt zijn:
Maar als de lading van het apparaat van G naar F gaat, de reactie op C is zoals hieronder:
De reacties R c of R D is de afschuiving in deel G. Met behulp van de normale tekenconventie is het invloedslijndiagram voor afschuiving bij sectie G zoals weergegeven in figuur 5.10 (a).
ii) Sectie links van ondersteuning C:
Onder verwijzing naar figuur 5.8 (a), zal de afschuiving links van steun C de belasting bij C zijn wanneer de eenheidslast beweegt van A naar C en nul voorbij C. Daarom zal het dwarskrachtinvloedlijndiagram zijn zoals getoond in Fig. 5.10. (b).
iii) Sectie rechts van ondersteuning C:
Verwijzend naar Fig. 5.8 (a), wanneer de eenheidslast beweegt van A naar C, zal de afschuiving numeriek gelijk zijn aan Rd en wanneer de eenheidslast voorbij C beweegt, zal de afschuiving numeriek gelijk zijn aan Rc. Het shear-invloedslijndiagram wordt getoond in Fig. 5.10 (c).
Toelaatbare spanningen:
Concrete leden:
De toelaatbare spanningen voor beton van verschillende kwaliteiten moeten zijn zoals aangegeven in tabel 5.9:
Notitie:
Voor het berekenen van spanningen in doorsnede kan een modulaire verhouding (E s / E c ) van 10 worden toegepast
De toelaatbare spanningen in de staalwapening zijn zoals aangegeven in tabel 5.10
De basaal toelaatbare trekspanningen in gewoon beton zijn zoals vermeld in tabel 5.11:
Gewapende betonelementen kunnen worden ontworpen zonder dwarskrachtwapening bij schuifspanning, x <Xc waar Xc wordt gegeven door de volgende uitdrukking:
De ontwerpschuifspanning τ = V / bd mag nooit de maximaal toelaatbare afschuifkracht τ max overschrijden zoals hieronder weergegeven:
τ max = 0, 07 f ck of 2, 5 MP a welke minder is. Waar f ck de karakteristieke sterkte van beton is.
Voorgespannen betonnen leden:
Graad van beton:
De karakteristieke druksterkte van beton mag niet minder zijn dan 35 MP, dwz klasse M 35 behalve voor composietconstructies waarbij beton van klasse M 30 kan worden toegestaan voor dekplaat.
Toelaatbare tijdelijke spanningen in beton:
Deze spanningen worden berekend na verantwoording van alle verliezen, behalve als gevolg van resterende krimp en kruip van beton. De tijdelijke drukspanning mag niet groter zijn dan 0, 5 f Cj, die niet meer dan 20 MPa mag zijn, waarbij f Cj de betonsterkte op dat moment is met een maximale waarde van f ck .
Bij volledige overdracht mag de kubussterkte van beton niet minder zijn dan 0, 8 f tk . Tijdelijke drukspanning in de extreme vezel van beton (met inbegrip van fase-voorspanning) mag niet groter zijn dan 0, 45 f ck met een maximum van 20 MPa.
Tijdelijke trekspanning in de extreme vezel mag niet hoger zijn dan 1/10 van de toelaatbare tijdelijke drukspanning in het beton.
Toegestane betonspiegels tijdens service:
De drukspanning in beton tijdens het gebruik mag niet groter zijn dan 0, 33 f ck . Tijdens het gebruik mogen er geen trekspanningen in het beton zijn.
Als vooraf gegoten segmentelementen worden samengevoegd door voorspanning, moeten de spanningen in de uiterste vezel van beton tijdens het gebruik altijd samendrukkend zijn en mag de minimale drukspanning in een extreme vezel niet minder dan vijf procent van de maximale permanente drukspanning zijn die kan in dezelfde sectie worden ontwikkeld. Deze bepaling is echter niet van toepassing op voorgespannen dekplaten.
Toelaatbare lagerspanning achter ankerplaatsen:
De maximaal toelaatbare spanning direct achter de verankeringen in voldoende versterkte eindblokken kan worden berekend door de vergelijking:
f b = 0, 48 f cj √ A 2 / A 1 0r 0, 8 f cj wat het kleinst is
Waarbij f b = de toelaatbare drukkracht in het beton, inclusief eventuele heersende belastingen zoals bij tussenliggende verankeringen.
A 1 = het draagvlak van de verankering omgezet in vorm naar een vierkant van hetzelfde oppervlak
A2 = het maximale gebied van het vierkant dat kan worden omvat binnen het element zonder het corresponderende gebied van aangrenzende ankerplaatsen te overlappen en concentrisch met het draaggebied Al .
De bovenstaande waarde van lagerspanning is alleen toegestaan als er een projectie van beton van ten minste 50 mm of b 1/4 is, ongeacht welke meer rondom de verankering is, waarbij bi is zoals getoond in Fig. 5.11.
Toelaatbare spanningen in voorgespannen staal:
De maximale tijdelijke spanning in het voorgespannen staal op elke sectie na het toestaan van verliezen als gevolg van slip van verankeringen en elastisch bakvet, mag niet meer bedragen dan 70% van de minimale uiterste treksterkte.
Overbelasting om te compenseren voor het wegglijden van verankeringen of om een berekende verlenging te bereiken kan worden toegestaan op voorwaarde dat de vijzelkracht wordt beperkt tot 80% van de minimale ultieme treksterkte of 95% van de rekstress (0, 2%) van het voorgespannen staal welke is minder.
