Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster/Vedlegg/Basis for prosedyrer for vurdering av utmatting for jernbanebruer med lav hastighet

1 Forutsetninger for utmattingslast

De dynamiske faktorene Φ₂ og Φ₃ som er anvendt på den statiske Lastmodell 71 når avsnitt Laster#Dynamiske faktorer Φ2, Φ3 benyttes, representerer det ekstreme belastningstilfellet som skal tas hensyn til ved detaljering av bruelementer. Disse faktorene ville bli urimelig store hvis de ble anvendt for togene som er lagt til grunn for vurdering av utmattingsskade. For å ta hensyn til gjennomsnittseffekten over den antatte 100 års levetid for konstruksjonen, er den dynamiske økning for hvert tog redusert til

[math]\displaystyle{ 1+\frac{1}{2}\left(\Phi'+\frac{1}{2}\Phi''\right) }[/math]    (1)

Φ' og Φ er definert i ligning 2, 3 og 4

Dette er forenklede former av ligning 1 og 2 i Vedlegg Dynamiske faktorer 1 + N for kontrollregning av eksisterende bruer (normgivende) som er tilstrekkelig nøyaktig for formålet å beregne utmattingsskade:

[math]\displaystyle{ \phi ' = \frac{K}{1 - K + K^4} }[/math] med [math]\displaystyle{ K = \frac{V}{160} }[/math] for [math]\displaystyle{ L \le 20 \text{ m} }[/math]    (2)

[math]\displaystyle{ K=\frac{v}{\text{47},\text{16}\cdot {L}^{\mathrm{0,}\text{408}}}\begin{array}{ccc}& & \end{array}\text{for}\begin{array}{c}\end{array}\begin{array}{c}L\gt \text{20}\begin{array}{c}\end{array}m\end{array} }[/math]    (3)

[math]\displaystyle{ \phi '' =\mathrm{0,}\text{56}\cdot {e}^{-\frac{{L}^{2}}{\text{100}}} }[/math]    (4)

v = hastighet (m/s)

L = L_Φ (m) i henhold til 5.3 Dynamiske faktorer Φ2, Φ3.

Ved beregning av utmatting i nye konstruksjoner, skal ikke denne reduserte dynamiske effekten benyttes med mindre brua alltid vil bli trafikkert med hastighet mindre enn 200 km/h.

2 GENERELL BEREGNINGSMETODE

Beregningen, vanligvis en spenningsviddekontroll, skal utføres iht. NS- EN 1992, NS-EN 1993 og NS-EN 1994. For stålbruer skal sikkerhetskontrollen utføres for å sikre at følgende betingelse er tilfredsstilt:

[math]\displaystyle{ {\gamma}_{\text{Ff}}\cdot \lambda \cdot {\phi}_{2}\cdot {\mathit{\Delta\sigma}}_{\text{71}}\le \frac{{\mathit{\Delta\sigma}}_{C}}{{\gamma}_{\text{Mf}}} }[/math]    (5)

[math]\displaystyle{ {\gamma}_{\text{Ff}} }[/math]: partiell sikkerhetsfaktor for utmattingsbelastning (spenningskonsentrasjonsfaktor), [math]\displaystyle{ {\gamma}_{\text{Ff}} }[/math] =1,00

[math]\displaystyle{ {\lambda} }[/math]: anvendt faktor for utmattingslast

[math]\displaystyle{ {\phi}_{2} }[/math]: dynamisk faktor, gjelder for hastigheter [math]\displaystyle{ \le 200 \text{ km/h} }[/math] (se Laster)

[math]\displaystyle{ {\Delta\sigma}_{71} }[/math]: spenningsvidde pga. Lastmodell 71 i den mest ugunstige posisjon for elementet som betraktes

[math]\displaystyle{ {\Delta\sigma}_{C} }[/math]: referanseverdien av utmattingsstyrken (se NS-EN 1993)

[math]\displaystyle{ {{\gamma}_{\text{Mf}}} }[/math]: partiell sikkerhetsfaktor for utmattingsstyrke.

For jernbanebruer skal γ_Mf ikke være mindre enn 1,15

3 TOGTYPER FOR UTMATTING

3.1 Standard trafikk med aksler ≤ 225 kN

3.1.1 Type 1

Lokomotiv-trukket passasjertog

EQ = 6630 kN V = 200 km/h L = 262,10 m q = 25,3 kN/m

3.1.2 Type 2

Lokomotiv-trukket passasjertog

EQ = 5300 kN V = 160 km/h L = 281,10 m q = 18,9 kN/m

3.1.3 Type 3

Høyhastighets passasjertog

EQ = 9400 kN V = 250 km/h L = 385,52 m q = 24,4 kN/m

3.1.4 Type 4

Høyhastighets passasjertog

EQ = 5100 kN V = 250 km/h L = 237,60 m q = 21,5 kN/m

3.1.5 Type 5

Lokomotiv-trukket godstog

EQ = 21600 kN V = 80 km/h L = 270,30 m q = 80,0 kN/m

3.1.6 Type 6

Lokomotiv-trukket godstog

EQ = 14310 kN V = 100 km/h L = 333,10 m q = 43,0 kN/m

3.1.7 Type 7

Lokomotiv-trukket godstog

EQ = 10350 kN V = 120 km/h L = 196,50 m q = 52,7 kN/m

3.1.8 Type 8

Lokomotiv-trukket godstog

EQ = 10350 kN V = 100 km/h L = 212,50 m q = 48,7 kN/m

3.1.9 Type 9

Sammensatte motorvognsett

EQ = 2960 kN V = 120 km/h L = 134,80 m q = 22,0 kN/m

3.1.10 Type 10

T-bane

EQ = 3600 kN V = 120 km/h L = 129,60 m q = 27,8 kN/m

3.2 Godstrafikk med 250 kN - aksler

3.2.1 Type 11

Lokomotiv-trukket godstog

EQ = 11350 kN V = 120 km/h L = 198,50 m q = 57,2 kN/m

3.2.2 Type 12

Lokomotiv-trukket godstog

EQ = 11350 kN V = 100 km/h L = 212,50 m q = 53,4 kN/m

3.3 Trafikkblanding

3.3.1 Vanlig trafikk (med aksler ≤ 22,5 t (225 kN))

Standard blandet trafikk

Togtype	Antall tog/dag	Vekt/tog (t)	Trafikkvolum (106 t/år)
1 2 3 4 5 6 7 8	12 12 5 5 7 12 8 6	663 530 940 510 2160 1431 1035 1035	2,90 2,32 1,72 0,93 5,52 6,27 3,02 2,27
	67		24,95

Ved Bane NOR får det oppgitte trafikkvolum reduseres med 20 %.

3.3.2 Trafikk med 25 t (250 kN aksler)

Godstrafikkblanding

Togtype	Antall tog/dag	Vekt/tog (t)	Trafikkvolum (106 t/år)
5 6 11 12	6 13 16 16	2160 1431 1135 1135	4,73 6,79 6,63 6,63
	51		24,78