Underbygning/Prosjektering og bygging/Drenering/Vedlegg/Vertikale laster på nedgravde rør som krysser under spor

VERTIKALE LASTER PÅ NEDGRAVDE RØR SOM KRYSSER UNDER SPOR

Vedlegget behandler vertikale laster fra jernbane og fra jordmassser over røret. Andre laster så som vekt, trykk og temperatur av væsker inne i røret eller horisontalt jordtrykk mot røret er ikke behandlet her.

Trafikklaster

Lastmodell 71 er gjeldende for alle Bane NORs jernbanelinjer i Norge bortsett for Ofotbanen som har høyere last.

Figur: Lastmodell 71 og karakteristiske verdier for vertikale laster

De karakteristiske verdiene gitt i FIGUR:Lastmodell 71 og karakteristiske verdier for vertikale laster multipliseres med en faktor α på linjer med jernbanetrafikk som er tyngre enn normal jernbanetrafikk. Når lastene er multiplisert med faktoren α kalles de "klassifiserte vertikale laster". Verdien av α er gitt i TRV:04917. For rør som generelt skal kunne brukes på alle banestrekninger unntatt Ofotbanen benyttes α = 1,33.

Som en generell regel fordeles aksellasten for Lastmodell 71 jevnt under svillebunn i langsgående og tverrgående retninger. Punktlastene 4·Q·α fordeles da over et areal på 2,5 m·6,4 m på nivå med svilleunderkant, som tilsvarer en jevnfordelt last på 83 kN/m² for α = 1,33. Linjelastene q·α fordeles over en bredde på 2,5 m som tilsvarer 43 kN/m² for α = 1,33.

For Ofotbanen settes Q lik 400 kN og q=160 kN/m og α settes lik 1,00 (for Ofotbanen brukes ikke alfafaktor). Plasseringen av lastene er den samme som vist lastmodell 71 og fordeles på lik linje.

En konservativ måte å fordele denne lasten på dybden h i meter under svilleunderkant er at lasten antas å være fordelt på en bredde lik h/2 + 2,5 m sentrisk om senterlinje spor (lastspredning 4:1).

En annen og mindre konservativ måte å fordele lastene vertikalt på er i henhold til NS-EN 1295-1:2019 Styrkeberegning av nedgravde rørledninger under forskjellige belastningsforhold.
Del 1 Generelle krav Punkt 5.2. I 4. avsnitt sier det at “The pressure exerted on pipelines by concentrated surface surcharges, such as vehicle wheels, shall be calculated in accordance with a method based on Boussinesq, and account shall be taken of impact.”

Lastfordeling mot dybden etter Boussinesq kan finnes i flere kilder, for eksempel er den beskrevet i "Publikation P92: Anvisningar för projektering och utförande av markförlagda självfallsledningar av plast" utgitt av Svenskt Vatten. Metoden er generell og gjelder også for andre rørmaterialer enn plast. Lastarealet 2,5 m·6,4 m deles da inn i rektangler der den fordelte lasten på 83 kN/m² regnes som sentrert punktlast for hvert rektangel. Lastvirkningen fra alle punktlastene på en dybde h under svilleunderkant etter Boussinesqs formel summeres.

For generell klassifisering av rør skal det tas høyde for 2 eller flere spor, hvor senteravstand mellom sporene er min. 4,50 m, i beregning av maksimum belastning. Maksimal belastning kan da komme midt mellom to spor, eller under ett av sporene.

Dynamisk faktor

En dynamisk faktor på 1,67 skal benyttes for alle trafikklastene (tilsvarer faktor for godt vedlikeholdte spor på bruer, se Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster: Dynamiske effekter). Siden de dynamiske effektene antas å avta med dybden i en jordmasse kan denne faktoren reduseres etter følgende tabell:

Dybden h meter under svilleunderkant	0	1,0	3,0	4,5	≥ 6,0
Dynamisk faktor	1,67	1,67	1,45	1,25	1,0

Det kan interpoleres lineært mellom punktene i tabellen.

Andre vertikale laster

Andre vertikale laster er vekt av sviller og skinne og virkningen av egenvekt av jordmasser over røret. Dise lastene trenger ikke ganges med α eller dynamisk faktor.

Vekt av spor og sviller

Vekt av spor og sviller tas med som en jevnt fordelt last på 20 kN/m² i sporets lengde og bredde. Denne lasten trenger ikke ganges med α eller dynamisk faktor.

Lastvirkning av egenvekt av jordmasser over røret

For fleksible rør regnes den vertikale lasten Q_vert mot røret på grunn av jordens egenvekt som
Q_vert = γ·h·D, der γ er tyngdetetthet av jordmassen, h er avstanden fra topp av rør til underkant sville, og D er rørdiameter.

Stive rør (så som betongrør) i fyllinger pådrar seg høyere last fordi jordsøylen over røret får mindre setning enn jordmassen på sidene, og det nasjonale tillegget til NS-EN 1295-1:2019 viser til Veglaboratoriets interne rapporter nr. 1521 og 1554 for beregning av slike laster på betongrør. Følgende forenkla formler som er gyldige for friksjonsvinkel φ = 31° og ruhet = 0,8 mellom jordsøylen over røret og jorda på sidene av denne kan brukes dersom det ikke er behov for mer nøyaktige overslag:

Når h/D ≤ 2: Q_vert = γ·h·D (1 + 0,149·h/D)

Når h/D > 2: Q_vert = γ·D² (1,642·h/D - 0,69)

Lastfaktorer

Det gjøres oppmerksom på at disse lastene er uten lastfaktorer (disse finnes i bl.a. NS-EN 1990:2002/A1:2005 + NA:2010 og andre relevante standarder i forbindelse med rør design).

Store rørdiametre

For rør med innvendig rørdiameter større enn 2,0 m må det dimensjoneres som en kulvert etter brureglene med krav til kontroll og godkjenning.

Referanser

1. Standard Norge: NS-EN 1295-1:2019 med nasjonalt tillegg.
2. Svenskt Vatten: Publikation P92: "Anvisningar för projektering och utförande av markförlagda självfallsledningar av plast".
3. Veglaboratoriet: Intern rapport 1554 "Jordtrykk på betongrør".
4. Veglaboratoriet: Intern rapport 1521 "Dimensjonerende laster og prøvelaster for betongrør til vegkonstruksjoner".