پاورپوینت انواع نیرو های وارد بر پل

انواع نیرو های وارد بر پل
فصل 2

بار های محاسباتی:
بارهای دائمی (مرده)
بارهای بهره برداری و هرگونه اثر مربوط به آنها مانند اثر ضربه ، ترمز ، نیروی گریز از مرکز
بارهای وارد بر پیاده رو
اثر باد
اثر دما
اثر غوطه وری و جریان آب
اثر تغییر شکل های تابع زمان مصالح
اثر نشست یا کوتاه شدن پایه ها
اثر زمین لرزه
بارهای وارد بر جان پناه یا نرده ها
 بارهای ویژه مانند اثر برخورد وسایل نقلیه ، کشتی ها و قطعات یخ وارد بر پایه های پل

در محاسبه پل های راه بار برف منظور نمی شود.
2
پل های راه
پل های راه آهن

3
اجزای پل

اجزای پل
4

بارهای دائمی (مرده)
بارهای دایمی وزن اجزای باربر و غیر باربر تشکیل دهنده پل و نیز خاک روی عرشه پل را شامل می شوند.

منظور از اجزای باربر قطعاتی است که نقش سازه ای دارند.
منظور از اجزای غیر باربر، قسمتهایی مانند پیاده رو، عایق کاری، آسفالت سواره رو، روکشهای آینده، جان پناه، لوله ها، مجاری عبور کابل و سایر تجهیزات شهری است که به پل وصل می شوند.
خاک روی عرشه:

5
𝑃=𝐾.𝑊
P: مقدار کل بار مرده موثر

K: ضریبی که به میزان و جهت جابجایی خاک دو طرف پل نسبت به ستون خاک موجود در روی پل بستگی داشته و بین 0.6 تا 1.7 متغیر می باشد .

W: وزن ستون خاک موجود روی عرشه پل

6
بارهای بهره برداری
تعداد و موقعیت این بارها با هدف دست یافتن به بحرانی ترین شرایط تعیین می شود.

بار نوع اول: بار عادی خوانده می شود. نماینده اثر محورهای سنگین، اثر قطار کامیونها و وسایل نقلیه معمولی است که به طور معمول در سطح راه های کشور تردد می نمایند.

بار نوع دوم: این بار معادل 80 کیلونیوتن است که سطح اثر آن مربعی به ابعاد سی سانتی متر در سی سانتی متر فرض می شود و موقعیت آن در محدوده سواره رو متغیر است.

بار نوع سوم: در طراحی همه پل هایی که امکان عبور تانک یا تریلی تانک بر از روی آنها وجود دارد، باید اثر غیرعادی شامل دو نوع بار نظامی(بار تانک و بار تریلی تانک بر) در محاسبات منظور شود.

7
بار نوع اول:

کامیون 400 کیلو نیوتنی
بار یکنواخت 15 کیلو نیوتنی
بارهای بهره برداری

8
ضریب کاهش به مناسبت همزمانی بارها:

بارهای بهره برداری
در پل های عریض زمانی که پل به منظور حصول به بحرانی ترین حالت خطوط متعدد بارگذاری می شود، باید یک ضریب کاهش به منظور همزمانی بارها در نظر گرفته شود.

9
بار نوع سوم:

بار تانک 700 کیلونیوتنی با حداقل فاصله 30 متر

بار تریلی تانک بر 900 کیلو نیوتنی با حداقل فاصله 12 متر
بارهای بهره برداری

10
بارهای بهره برداری
ضریب دینامیکی(ضربه): اثر بار عادی باید در ضریبی به نام ضریب دینامیکی (ضربه) ضرب شودکه مقدار آن از رابطه زیر به دست می آید:

L: طول پل(m)
h: ارتفاع خاکریز روی پل(m)

اثر ترمز: برای تعیین اثر ترمز وسایل نقلیه روی پل، فرض می شود فقط یک نیروی افقی در یکی از خطوط عبور اعمال شود، که مقدار آن از رابطه زیر به دست می آید:

L0: فاصله دو درز انبساط(m)
Ft: نیروی ترمز (KN)

𝛅=𝟏.𝟑−𝟎.𝟎𝟎𝟓𝐋−𝟎.𝟏𝟓𝐡≥𝟏
𝐅 𝐭 =𝟐𝟎𝟎+𝟕 𝐋 𝟎 ≤𝟒𝟎𝟎

11
بارهای بهره برداری
نیروی گریز از مرکز: پل هایی که در قوس افقی واقع می شوند باید برای نیروی گریز از مرکزی محاسبه شوند که به صورت افقی و در امتداد عمود بر خط مماس بر محور طولی پل اثر می کند.

V: سرعت (m/s)
R: شعاع انحنای محور اصلی پل(m)
g: شتاب ثقل زمین
W: وزن هر کامیون
Fc: نیروی گریز از مرکز (KN)

𝐅 𝐜 = 𝐊 𝐜 ∗𝐖
𝐊 𝐜 = 𝐕 𝟐 𝐑𝐠

پل های سواره رو:
– در صورتی که بارعادی روی سطح سواره رو قرار گیرد مقدار بار هر پیاده رو معادل 2 کیلو نیوتن بر مترمربع در نظر گرفته می شود.

– در محاسبه اجزای ثانویه پل به غیر از تیرهای باربر و اصلی ، باید باری معادل با 4 کیلو نیوتن بر متر مربع اعمال شود.
– در شرایط استثنایی باید بار یکی از چرخهای جلو کامیون 40 تنی در سطحی به ابعاد 25 × 30 سانتیمتر در نامناسب ترین موقعیت روی سطح پیاده رو در نظر گرفته شود .اثر این بار با بارهای بالا در نظر گرفته نمی شود .
پل های عابر پیاده:

L: طول محاسباتی(m)
P: بار(KN/ 𝐦 𝟐 )

بارهای وارد بر پیاده رو
12
𝐏=𝟐+ 𝟏𝟓𝟎 𝐋+𝟏𝟓𝟎
2 KN
2 KN

13
اثر باد
اثر باد به عواملی چون موقعیت جغرافیایی – ارتفاع منطقه از سطح دریا – وضعیت توپوگرافی محل و مشخصات هندسی پل بستگی دارد.

در شرایط متعارف برای تخمین فشار باد می توان فرض های ساده زیر را در نظر گرفت:

امتداد باد افقی است
شدت آن روی سطح بادگیر، در دوران بهره برداری بدون بار ترافیک معادل 2.5 و با بار ترافیک به میزان 1.25 کیلو نیوتن بر متر مربع خواهد بود.
نیروی باد بر مرکز ثقل سطح بادگیر اعمال می شود.
بار باد در دو امتداد طولی و عرضی به طور جداگانه اثر می کند.

Tacoma Narrows

14
اثر دما
تغییر دما :
اثر تغییر دما باید در تمامی اجزای باربر پل مورد توجه قرار گیرد . این تغییرات برای پل های سطحی که خاکریزی روی آنها قرار نمی گیرد معادل 35 درجه سانتیگراد و برای پلهای زیر خاکی کم عمق ( با ارتفاع خاکریزی 3 متر یا کمتر) معادل 20 درجه سانتیگراد منظور می شود .
اختلاف دما (گرادیان حرارتی) :
با این فرض که تغییر دما در ضخامت مقطع خطی است اثر اختلاف دما بین سطوح فوقانی و تحتانی عرشه در محاسبات وارد می شود .
این وضعیت خود تابع اوضاع فصلی است که خود به یکی از دو حالت زیر ظاهر می شود :
1 – حالت اول تابش روی سطح فوقانی و سایه در سطح تحتانی عرشه پل
2 – یخبندان روی سطح فوقانی عرشه پل

چنان چه احتمال غوطه وری قسمت های مختلف پل وجود داشته باشد باید اثر غوطه وری روی پل ها در محاسبات در نظر گرفته شود. همچنین نیروی حاصل از جریان آب روی پایه ها نیز باید در نظر گرفته شود.

اثر غوطه وری و جریان آب
15
اثر تغییر شکل های تابع زمان
در طراحی تکیه گاه ها علاوه بر اثر بارهای اصلی باید اثر تغییر شکل هایی که به علت تغییرات دما و پیش تنیدگی و جمع شدگی و خزش بتن در عرشه پل ایجاد می شوند در نظر گرفته شوند.
اثر نشست یا کوتاه شدن پایه ها
چنان چه نشست و یا کوتاه شدگی نامساوی بین دو یا چند پایه پل محتمل باشد باید اثر آن در طراحی پل منظور شود.
𝑃=512 𝐾 𝑉 2
P: فشار (pa)
V: سرعت (m/s)
K (ضریب ثابت مربوط به شکل پایه ها)

𝟑 𝟐 مستطیلی
𝟏 𝟐 زاویه دار
𝟐 𝟑 استوانه ای

16
اثر زمین لرزه
برای محاسبه پل ها در مقایل زلزله باید مطابق آیین نامه طرح پل های راه و راه آهن در برابر زلزله (نشریه 463) عمل نمود.

به طور کلی پل ها باید برای دو راستای عمود بر هم(راستای طولی و عرضی) مطابق شکل های زیر تعیین گردد:

از آنجایی که عرشه پل ها دارای صلبیت یا سختی بسیار بالایی می باشد نیازی به محاسبه نیروی زلزله برای آن نیست. عرشه پل ها تنها باید قادر به انتقال نیروی زلزله به بخش های زیرین خود می باشد.

روش های محاسبه:

روش تحلیل استاتیکی معادل (بر مبنای زمان تناوب اصلی)

روش تحلیل دینامیکی(با استفاده از بازتاب دینامیکی پل در اثر زلزله)

17
اثر زمین لرزه
روش تحلیل استاتیکی معادل:

F: نیروی موثر بر عرشه پل
W: وزن مرده عرشه پل به اضافه مقداری از بار زنده روی پل
C: ضریب زلزله در راستای مورد نظر

A: ضریب شتاب مبنای طرح
B: ضریب بازتاب پل
I: ضریب اهمیت پل
R: ضریب رفتار پل

𝑭=𝑪.𝑾
𝑪= 𝑨.𝑩.𝑰 𝑹
اهمیت زیادI =1.2
اهمیت متوسطI =1
پل های آزادراهها ، بزرگراهها، راههای اصلی و فرعی درجه یک و پل ها ی شبکه اصلی و فرعی راه آهن کشور
پل های راه های اتصالی به صنایع حیاتی کشور و تاسیسات مهم نظامی
این گروه شامل کلیه پل ها به جز موارد بالا از قبیل پل های راههای فرعی درجه دو و درجه سه (روستایی) می باشد.
ضریب اهمیت پل

18
اثر زمین لرزه

روش تحلیل استاتیکی معادل:
سنگی
خیلی سفت
سخت
نرم

19
اثر زمین لرزه
روش تحلیل استاتیکی معادل:

20
بارهای وارد بر جان پناه و نرده ها
به منظور حفاظت از وسایل نقلیه و تامین ایمنی عابران پیاده لازم است اعضا و قطعات محافظ (جان پناه و نرده) در دو لبه عرشه پل نصب شوند.
نرده های ایمنی:
حداقل ارتفاع نرده از سطح پیاده رو: 1 متر
حداقل بار طراحی برای نرده ها یک بار خطی به میزان 800 نیوتن بر متر طول است که به صورت قائم و افقی بر لبه نرده اعمال می شود. به علاوه باید بار قائم متمرکزی به میزان 1 کیلونیوتن در هر نقطه از اجزای افقی نرده، در نظر گرفته می شود.
جان پناه:
حداقل ارتفاع جان پناه: 70 سانتی متر
جان پناه باید از مصالح فولادی با تغییر طول نسبی 10 درصد یا آلیاژ های سبک نورد شده با تغییر طول نسبی بیش از 6 درصد مورد استفاده قرار گیرد.

21
بارهای ویژه
پل های رو گذر
برخورد وسایل نقلیه برای پل های رو گذر (نیروی 800 کیلو نیوتن در امتداد موازی محور راه زیر پل و نیروی 300 کیلو نیوتنی در امتداد عمود بر محور و در ارتفاع یک متری از سطح راه)

پل های واقع روی رودخانه ها و آبروها
برخورد کشتی ها و قطعات یخ به پایه های پل ها

22
پل های راه آهن
بار بهره برداری
مقطع پل

منابع:
* آیین نامه طرح پلهای راه و را ه آهن در برابرزلزله (نشریه463)
* آیین نامه بارگذاری پل های راه ( نشریه 139)
http://s6.picofile.com
http://dl.mohandesidl.ir