Общие положения. Сочетания нагрузок
1. Конструкции опор, фундаментов и оснований ВЛ должны проектироваться в соответствии со СНиП Госстроя России с учетом настоящих Указаний, составленных применительно к расчету по методу предельных состояний и отражающих особенности проектирования конструкций ВЛ.
2. Опоры, фундаменты и основания ВЛ должны рассчитываться на нагрузку от собственного вeca и ветровую нагрузку на конструкции, на нагрузки oт проводов, тросов и оборудования ВЛ, а также на нагрузки, обусловленные принятым способом монтажа, на нагрузки oт веса монтера и монтажных приспособлений. Опоры, фундаменты и основания должны рассчитываться также на нагрузки и воздействия, которые мoгут действовать в конкретных условиях, например давление воды, давление льда, размывающее действие воды, давление грунта и т.п., которые принимаются и соответствии с указаниями СНиП Госстроя России или других нормативных документов.
3. Основными характеристиками нагрузок и воздействий являются их нормативные значения, которые устанавливаются в соответствии с требованиями 2.5.88-2.5.95 и п.5-8 настоящего приложения, а для нагрузок, не регламентированных указанными требованиями, в соответствии со СНиП 2.01.07-85 Госстроя России и другими нормативными документами, утвержденными или согласованными Госстроем России.
4. Возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону oт их нормативных значений вследствие изменчивости нагрузок или отступлений oт условий нормальной эксплуатации учитывается коэффициентом перегрузки 
.
5. Расчет опор, фундаментов и оснований ВЛ по прочности и устойчивости должен производиться на расчетные нагрузки, получаемые умножением нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузок, а в случаях, указанных в п.9, — и на коэффициенты сочетаний.
Расчет опор, фундаментов и их элементов на выносливость и по деформациям производится на нормативные нагрузки. Расчет оснований по деформациям производится на нормативные нагрузки, вычисленные без учета динамического воздействия порывов ветра на конструкцию опоры (см. п. 13).
6. В зависимости от продолжительности действия нагрузок они подразделяются на постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).
К постоянным нагрузкам относятся нагрузки от собственного веса строительных конструкций, проводов, тросов и оборудования ВЛ, oт тяжения проводов и тросов при среднегодовой температуре и отсутствии ветра и гололеда, от веca и давления грунтов, oт давления воды на фундаменты в руслах рек, а также от воздействия предварительного напряжения конструкций.
К длительным нагрузкам относятся нагрузки, создаваемые воздействием неравномерных деформаций оснований, не сопровождающихся изменением структуры грунта, а также воздействием усадки и ползучести бетона.
К кратковременным нагрузкам относятся нагрузки от давления ветра на опоры, провода и тросы, oт веса гололеда на проводах и тросах, от дополнительного тяжения проводов и тросов сверх их значений при среднегодовой температуре; от давления воды на опоры и фундаменты в поймах рек и от давления льда, нагрузки, возникающие при изготовлении и перевозке конструкций, а также при монтаже конструкций, проводов и тросов.
К особым нагрузкам относятся нагрузки, возникающие при обрыве проводов и тросов, а также при сейсмических воздействиях.
7. Опоры, фундаменты и основания ВЛ следует рассчитывать на сочетания нагрузок, действующих в нормальных, аварийных и монтажных режимах, причем в монтажных режимах — с учетом возможности временного усиления отдельных элементов конструкций.
Сочетания климатических и других факторов в различных режимах работы конструкции ВЛ (наличие ветра, гололеда, значение температуры, количество оборванных проводов или тросов и пр.) определяются в соответствии с требованиями 2.5.34-2.5.36, 2.5.88-2.5.95.
Конструкции опор и фундаментов ВЛ должны также рассчитываться:
железобетонные опоры: по образованию трещин на действие нормативных постоянных нагрузок (весовых и oт тяжения проводов и тросов при среднегодовой температуре при отсутствии ветра и гололеда); по раскрытию трещин в нормальных режимах на действие нормативных постоянных нагрузок и сниженных на 10% кратковременных нормативных нагрузок;
деревянные опоры: по прочности на действие постоянных нагрузок;
железобетонные фундаменты: по раскрытию трещин в нормальных режимах на действие нормативных постоянных нагрузок и сниженных на 10% кратковременных нормативных нагрузок.
8. Сочетания нагрузок в нормальных и монтажных режимах работы ВЛ относятся к основным сочетаниям, а в аварийных режимах и при сейсмических воздействиях — к особым сочетаниям.
9. При расчете опор, фундаментов и оснований ВЛ по прочности и устойчивости (первая группа предельных состояний) в аварийных режимах и при сейсмических воздействиях расчетные нагрузки от веса гололеда, ветровые нагрузки на опоры, провода и тросы и от тяжения проводов и тросов умножаются на коэффициенты сочетаний:
а) в режимах обрыва проводов и тросов: 0,8 — при расчете промежуточных опор с поддерживающими гирляндами, их фундаментов и оснований; 1,0 — при расчете промежуточных опор со штыревыми изоляторами, их фундаментов и оснований; 0,95 — при расчете анкерных опор, их фундаментов и оснований;
б) при воздействии сейсмических нагрузок — 0,8.
Нормативные нагрузки
10. Нормативные вертикальные нагрузки 
, даН, от веса проводов и тросов определяются по формуле
,
где 
— нормативный вес провода или троса длиной 1 м, который принимается численно равным массе, кг, указанной в ГОСТ или технических условиях; 
— весовой пролет, м.
При определении нагрузок от веса проводов и тросов для промежуточных опор, не отнесенных к конкретным условиям их установки (типовые, унифицированные опоры и т. п.), длину весового пролета рекомендуется принимать равной 1,25 длины габаритного пролета.
При определении нагрузок от веса проводов и тросов для расчета конструкций фундаментов промежуточных опор, не привязанных к конкретным условиям их установки, анкерных болтов на растяжение, оснований на вырывание и других элементов, условия работы которых утяжеляются при уменьшении весовой нагрузки от проводов и тросов, длину весового пролета рекомендуется принимать равной 0,75 длины габаритного пролета.
11. Нормативные вертикальные нагрузки 
, даН, от веса гололеда на проводах и тросах определяются по формуле
,
где 
— нормативный вес гололедных отложений на 1 м провода или тpoca, который принимается численно равным массе, кг, определяемой в соответствии с 2.5.22, 2.5.31 и 2.5.32.
12. Нормативная вертикальная нагрузка 
, даН/м
, отвеса гололеда, образующегося на конструкциях опор, определяется но формуле
где 
— толщина стенки гололеда, мм, принимаемая в соответствии с 2.5.22, 2.5.31 и 2.5.32 с учетом поправочного коэффициента на высоту, указанного СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" Госстроя России; 0,6 — коэффициент, который учитывает отношение площади поверхности элемента сооружения, подверженной обледенению, к полной площади поверхности элемента; 
— плотность гололеда, принимаемая равной 0,9 г/см
.
При высоте расположения приведенного центра тяжести проводов до 25 м гололедные отложения на конструкциях опор не учитываются.
13. Нормативная ветровая нагрузка на конструкции опор BЛ определяется как сумма статической и динамической составляющих.
Динамическая составляющая ветровой нагрузки на опоры учитывается при любых значениях периода собственных колебаний конструкции.
Нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки при направлении ветра, перпендикулярном продольной оси элемента или плоскости фермы, 
, даН, определяется по формуле
где q — скоростной напор ветра, даН/м, в рассматриваемом режиме работ BЛ, определяемый в соответствии с 2.5.22, 2.5.23, 2.5.26-2.5.28, 2.5.35, 2.5.36 и 2.5.89; с — аэродинамический коэффициент, определяемый для плоских ферм, пространственных решетчатых конструкций и отдельных элементов по указаниям СНиП 2.01.07-85; 
— площадь элемента или площадь фермы, м, вычисленная по ее наружному габариту с учетом обледенения конструкции но указаниям п. 12 в гололедных режимах.
Определение ветровой нагрузки при других направлениях ветрового потока принимается по справочным и экспериментальным данным.
Для опор высотой до 50 м значение динамической составляющей ветровой нагрузки допускается принимать:
для свободностоящих одностоечных стальных опор 
*
для свободностоящих портальных опор 
*
* Текст приведен в соответствии с оригиналом. Примечание "Кодекс".
для стальных и железобетонных опор с оттяжками при шарнирном креплении к фундаментам 
.
Нормативное значение динамической составляющей ветровой нагрузки для свободностоящих опор высотой более 50 м определяется в соответствии с указаниями СНиП 2.01.07-85.
При расчете свободностоящих железобетонных опор динамическая составляющая ветровой нагрузки не учитывается, если изгибающий момент со статической составляющей ветровой нагрузки на конструкцию опоры составляет не более 20% суммарного момента от воздействия ветровых нагрузок на опору, провода и грозозащитные тросы.
В расчетах деревянных опор динамическая составляющая не учитывается.
14. Нормативная ветровая нагрузка на провода и тросы, воспринимаемая опорами, определяется по формуле, указанной в 2.5.30. При этом площадь диаметрального сечения провода или троса определяется при длине, равной длине ветрового пролета.
При проектировании промежуточных опор и фундаментов, не привязанных к конкретным условиям их установки (типовых, унифицированных и т. п.), длину ветрового пролета рекомендуется принимать равной длине габаритного пролета.
Расчетные нагрузки и коэффициенты перегрузки
15. Расчетные нагрузки определяются умножением нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузки с учетом указаний п. 5 и 9.
При расчете конструкций опор, фундаментов и оснований по первой группе предельных состояний (на прочность и устойчивость) коэффициенты перегрузки должны приниматься по таблице.
При расчете опор, фундаментов и оснований в монтажных режимах на все виды нагрузок вводится единый коэффициент перегрузки = 1,1, за исключением нагрузок от массы монтера и монтажных приспособлений, для которых коэффициент пepeгpyзки принимается равным 1,3.
16. Новые типы массовых опор и фундаментов подлежат проверке испытанием опытных образцов.
Коэффициенты перегрузки
От собственного веса строительных конструкций, проводов, тросов и оборудования ВЛ
От веса гололеда на проводах и тросах
От веса гололеда на конструкции опоры
Ветровая на конструкции опор:
при отсутствии гололеда на проводах и тросах
при наличии гололеда на проводах и тросах
Ветровая на провода и тросы:
свободные от гололеда
Горизонтальные нагрузки от тяжения проводов и тросов, свободных от гололеда или покрытых гололедом
От веса монтеров и монтажных приспособлений
* Значение, указанное в скобках, должно приниматься в случае, когда уменьшение вертикальной постоянной нагрузки ухудшает условия работы конструкции (например, при расчете анкерных болтов, фундаментов и оснований при выдергивании).
** Значение, указанное в скобках, принимается в случае учета гололедных отложений на конструкциях опор.
*** Значение, указанное в скобках, принимается для проводов с креплением на штыревых изоляторах.
При расчете ветровой нагрузки необходимо учитывать многие ее составляющие, но для упрощения всего расчета будем считать ее основную составляющую – среднюю составляющую основной ветровой нагрузки Wm. Для наглядности в таблицу ниже сведены все составляющие ветровой нагрузки согласно СП 20.13330.2016:
Формула расчета основной средней ветровой нагрузки следующая:
Где Wm – нормативное значение основной средней ветровой нагрузки, кг/м2
Wo – нормативное значение ветрового давления, кг/м2
k – коэффициент, который учитывает влияние высоты на давление ветра
с – аэродинамический коэффициент
1. Его можно найти у нас в калькуляторе снеговой/ветровой нагрузок, выбрав необходимый город
2. В таблице ниже, зная свой ветровой район:
Теперь давайте разберемся с коэффициентом k.
Данный коэффициент зависит от эквивалентной высоты Ze. Обратите внимание, что это не просто высота до расчетной отметки, и искать ее необходимо следующими вариантами.
Для разных участков по высоте бывают разные эквивалентные высоты
После того, как вы нашли эквивалентную высоту Ze, зная тип вашей местности, находим коэффициент k:
Типы местности:
А – открытые местности (степи, лесостепи, побережье морей, озер, пустыни, тундра, сельские местности с высотой построек до 10 м)
В – городские территории, лесные массивы и другие территории с высотой построек более 10м
С – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25м
Завершающим этапом определения средней составляющей ветровой нагрузки является нахождение аэродинамического коэффициента c.
Данный коэффициент может быть как положительным, так и отрицательным, и зависит от формы здания или сооружения и направления ветра. Давайте рассмотрим основные формы зданий и сооружений, с которыми приходится работать.
1. Прямоугольные здания с двускатными покрытиями
a. Ветер направлен сбоку
Если на участке стоит буква вместо цифры, то значение коэффициента необходимо определять интерполяцией в зависимости от уклона крыши.
2. Отдельно стоящие плоские сплошные конструкции (стены, заборы, рекламные щиты)
На рисунках показаны разные участки здания и сооружения и соответствующие аэродинамические коэффициенты с для них.
После того, как все три неизвестные найдены – легко найти нормативное значение основной средней ветровой нагрузки.
Напоминаем формулу Wm = Wo·k·c
При нахождении коэффициента k имеем следующее: d=12 м, h=7 м. При h≤d —> Ze=h=7 м.
Найдем коэффициент k методом интерполяции между 0,5 и 0,65. Получаем k = 0,56.
Далее находим аэродинамический коэффициент с. Здесь b=12м, d=6м, h1=4м, h=7м
е1 – это наименьшее из b или 2·h1. е1=2·4=8м (меньше чем b=12м)
e – это наименьшее из b или 2·h. е=12м (меньше чем 2·h =2·8=16 м)
Зная все размеры, получаем следующее распределение коэффициентов c:
И путем умножения Wo на k и на с мы получаем окончательное распределение ветровой нагрузки:
Для нахождения расчетной ветровой нагрузки необходимо каждое значение еще умножить на коэффициент надежности по ветровой нагрузке равный 1,4.
От автора:
Если данная статья была Вам полезна, то буду очень благодарен, если Вы поделитесь ей с друзьями и коллегами, и сохраните себе в закладки.
Также в ближайшее время будет реализован калькулятор по определению ветровой нагрузки.
Страницы работы
Содержание работы
8. Расчёт опоры.
Выполним расчёт промежуточной опоры под разрезные пролётные строения Lр=12,0 м. Опора безростверковая, на 7 сваях d=0,6 м., головы свай объединены монолитным ригелем. Конструкция опоры и геологические условия приведены на чертежах. Пролётные строения опираются на резиновые опорные части РОЧ. Река не судоходная, давление льда на опору нет, т.к. таяние льда происходит на месте. Нагрузки приводятся к обрезу ригеля [9].
8.2 Определение нагрузок на опору.
Вертикальные нагрузки: вес ригеля, вес пролётного строения с проезжей частью, а также временные нагрузка А-11 и толпа или НК-80 на пролётном строении.
Опорная реакция от действия постоянных нагрузок.
На опору опираются пролётные строения с одинаковой длинной пролёта, тогда опорная реакция передающаяся на опору:
где ω=0,5·1·12=6 м 2 – площадь линии влияния опорной реакции;
g – интенсивность постоянной нагрузки от пролётного строения (gn=2,36 т/м., g=2,86 т/м. – соответственно нормативная и расчётная постоянные нагрузки из расчёта пролётного строения).
Опорная реакция от одной балки:
Т.к. на опору опираются пролётные строения с одинаковыми пролётами и симметрично относительно оси опоры, то момента от действия постоянных нагрузок не возникает.
Нагрузка от собственного веса ригеля и опорных площадок:
Опорная реакция от действия временных нагрузок.
Определим опорную реакцию от действия нагрузки А-11 на пролётном строении, установленной в пределах проезжей части. Коэффициент поперечной установки возьмём из расчёта пролётного строения определённый по методу рычага. Тогда опорная реакция от действия двух колонн нагрузки А-11 будет
где ωi=0,5·1·12=6 м 2 – площадь линии влияния опорной реакции;
– эквивалентная равномерно распределённая нагрузка от тележки А-11;
– интенсивность полосовой нагрузки А-11.
Определим опорную реакцию от действия нагрузки НК-80. Коэффициент поперечной установки возьмём из расчёта пролётного строения определённый по методу рычага. Эквивалентная нагрузка от воздействия НК-80 будет равна
Тогда реакция от действия нагрузки НК-80
Определим горизонтальную продольную нагрузку от торможения.
В соответствии со [4] вес нормативной полосовой распределённой нагрузки, тормозящей в двух пролётах длиной L=12,0 м составит:
где l1, l2 – полная длина пролётных строений опирающихся на опору.
Полное значение нормативной тормозной нагрузки
но не менее чем 
и не более 
Принимаем 
=8,8 т.
Плечо силы торможения от центра опорной части до расчётного сечения h=1,75 м.
Нормативный момент от действия силы торможения
Расчётное значение момента от действия сил торможения
Определим ветровую нагрузку.
Нормативная горизонтальная поперечная ветровая нагрузка действующая на мост определяется по формуле
где g – скоростной напор ветра;
kh – коэффициент, учитывающий для открытой местности изменение скоростного напора по высоте;
cω – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления конструкций и подвижного состава (см. прил. 9 [4]).
Для дипломного проектирования допускается принимать g=70 кгс/м 2 , kh=1,45, cω=1,4…3,2 в зависимости от типа конструкций и направления ветра.
Нормативная ветровая нагрузка вдоль моста принимается для сплошностенчатых балок равной 20% от 
Продольная ветровая нагрузка определяется по формуле
где 
– нагрузка от воздействия ветра на пролётное строение
,
где lп1, lп2 – полная длина пролётных строений опирающихся на опору;
h1, h2 – полная наветренная высота балочных пролётных строений, опирающихся на опору, от верха проезжей части до низа конструкции.
– нагрузка от воздействия ветра на опору
где В – ширина тела опоры;
γf – коэффициент надёжности по нагрузке.
Поперечная ветровая нагрузка
Моменты относительно поверхности земли от ветровой нагрузки
М=·H1+·H2,
где H1, H2 – плечо ветровой нагрузки относительно земли соответственно для пролётного строения и опоры.
– расчётный момент от действия ветровой нагрузки поперёк моста
М=172,55·
·1,5·7+155,3·6,1=16166 кгм.
– нормативный момент от действия ветровой нагрузки поперёк моста
– расчётный момент от действия ветровой нагрузки вдоль моста
– нормативный момент от действия ветровой нагрузки вдоль моста
Нормативные и расчётные нагрузки, с учётом сочетания, для расчёта приведены в табл. 8.1.
Таблица усилий, действующих по обрезу ригеля, по сочетаниям.
