Модуль «ella» · 2017. 7. 13. · ella. поддерживает решатели...

2015

Модуль «ELLA» РАСШИРЕННЫЙ АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ (ПОДВИЖНОЙ) НАГРУЗКИ ВЕРСИЯ 14.20

Оглавление 1 Описание модуля ....................................................................................................... 4 2 Теория принципа работы модуля ELLA .................................................................. 5

2.1 Прогиб основания ............................................................................................... 5 2.2 Точечная нагрузка ............................................................................................... 6 2.3 Введение линий загружений .............................................................................. 6 2.4 Интерполяция площадей влияния ................................................................... 11 2.5 Поперечные линии влияния ............................................................................. 13 2.6 Оценка линии влияния ...................................................................................... 15

2.6.1 Благоприятное и неблагоприятное действие от нагрузок ...................... 15 2.6.2 Неблагоприятное положение нагрузки ..................................................... 18

2.7 Нормативы (пределы) ....................................................................................... 18 3 Входные данные ...................................................................................................... 20

3.1 Язык ввода ......................................................................................................... 20 3.2 Ввод данных....................................................................................................... 22 3.3 Новые возможности данной версии ................................................................ 23 3.4 ECHO – Управление выходными данными .................................................... 24 3.5 CTRL – Контролируемые параметры .............................................................. 25 3.6 Определение геометрических параметров линии загружения (полосы движения) ................................................................................................................. 26 3.7 GAX – Геометрические параметры оси ........................................................... 27 3.8 LANE – Ширина полос движения .................................................................... 30 3.9 LSEL – Выбор нужной полосы движения ....................................................... 35 3.10 Расчет площади влияния ................................................................................ 37 3.11 CALC – Оценка площадей влияния ............................................................... 38 3.12 LINF – Линии влияния .................................................................................... 41 3.13 APPL – Выбор (контроль) места приложения нагрузки ............................. 42 3.14 SIZE – Графический вывод линии влияния ................................................. 44 3.15 SHOW – Задание лини влияния ...................................................................... 46 3.16 ACT – Определение воздействия ................................................................... 47 3.17 LC – Приложение динамической (подвижной) нагрузки ........................... 59

3.18.1 Динамическое воздействие ...................................................................... 65

2

3.18.2 Центробежные силы ................................................................................. 67 3.18.3 Параметры подвижных составов по Еврокоду ...................................... 68 3.18.4 Подвижные составы SLW и LKW ............................................................. 80 3.18.5 Подвижные составы BS 5400, AASHTO и TMH7 ................................... 83 3.18.6 Тяжелый подвижной состав по BS 5400 и TMH7 .................................. 86 3.18.7 Одиночная нагрузка (одиночный грузовик) по нормам AASHTO ....... 88 3.18.8 Подвижные составы по нормам CAN/CSA ............................................. 89 3.18.9 Подвижные составы IRC 6-200 ................................................................ 91 3.18.10 Подвижные составы Японской Дорожной Ассоциации (Japan Road Association) ............................................................................................................ 92 3.18.11 Подвижные составы AS 5100 ................................................................. 93 3.18.12 Подвижные составы Швеции (BRO 2004) ............................................ 95 3.18.13 Железнодорожная нагрузка ................................................................... 97 3.18.14 Военные подвижные составы NATO (Stanag 2021) ........................... 104

3.19 TRPL – Точка приложения нагрузки от подвижного состава .................. 105 3.20 TRBL – Блокировка нагрузки от подвижных составов .............................. 109 3.21 SAVE – Сохранение параметров .................................................................. 110 3.22 CASE – Оценка загружений .......................................................................... 111 3.23 POSL – Расположение подвижного состава ............................................... 114 3.22 COMB – Промежуточная оценка комбинаций нагрузок (проверить весь пункт) ...................................................................................................................... 119

4 Вывод данных (схемы, чертежи) ......................................................................... 121 4.1 Геометрические параметры полосы движения ............................................ 121 4.2 Линия влияния ................................................................................................. 122 4.3 Подвижные составы ........................................................................................ 123 4.4 Комбинации суперпозиций ............................................................................ 125 4.5 Анализ результатов ......................................................................................... 125 4.6 Программа статистики .................................................................................... 126

5 Примеры ................................................................................................................. 126 5.1 Трехпролетный балочный мост ..................................................................... 126 5.2 Балочные системы ........................................................................................... 141

3

1 Описание модуля ELLA это модуль для анализа и оценки внешних, в виде подвижных,

нагрузок, которые действуют на пространственную балку или оболочку,

которая распределена вдоль заданной полосы. Вывод скалярной неизвестной

для всей конструкции является рядовой задачей. Классический расчет системы

может быть выполнен быстрее для большого числа внешних нагрузок в случае

создания простых статических систем и приложения простых видов нагрузок.

При наиболее точных расчетах больших систем, которые являются обычной

задачей при проектировании мостов, становится необходимым построение

линий или поверхностей влияний. Задача по определению наиболее

невыгодного положения нагрузки или части загружения для получения

максимальных значений определенных внутренних усилий в ответственных

частях конструкций, приложенной не в центре пролета, не является простой.

Определенные внутренние усилия и моменты характеризуются

различными предельными положениями нагрузок. Построение линий влияний

сильно сокращает размер входных данных.

Вся поверхность конструкции, по которой действуют внешние нагрузки,

разделена на прямые и кривые полосы различной ширины. Каждая подвижная

нагрузка может быть применена к любой из полос движения. Они могут

двигаться независимо или друг относительно друга. Полосы движения

определяются осями, которые могут содержать круговые сегменты или

клотоиды. Нагрузка всегда связана с осью полосы. Линия влияния генерируется,

при вертикальном загружении, для каждой из полос вдоль ее оси, так же как и

внешний момент вокруг той же оси. Так же могут быть учтены, по запросу

пользователя, дополнительные линии влияния для тормозной или центробежной

нагрузки.

Модуль ELLA производит построение линии влияния, для

соответствующих полос движения, даже в случае плоской задачи. Однако,

достижение необходимого эффекта двухмерности пространства может быть

4

реализовано, для доступных элементов распределения, разделением

конструкции на несколько полос движения. Поверхности влияния могут быть

взяты либо из базы данных, либо из расчета программы, по которому эта

поверхность будет построена.

Во втором случае доступны все характеристики жесткости элементов и

матрица жесткости всей конструкции. Для этого случая требуется, по крайней

мере, чтобы под одним из загружений произвелся расчет с помощью одного из

приведенных модулей STAR2, SEPP или ASE и полученные результаты будут

доступны в базе данных. Нагрузки в виде осадок опор или в виде нелинейных

нагрузок в данном случае недоступны.

Модуль ELLA поддерживает решатели типов 1, 3 и 9 (описанные в

пособии к модулю ASE).

2 Теория принципа работы модуля ELLA 2.1 Прогиб основания

Линии влияния могут быть получены двумя, совершенно различными,

методами. Первый метод определение деформаций (например, изгиба), по мере

развития удельной деформации определяется значение внутреннего усилия

(например, в момент прерывания нагружения). Значение прогиба основания

является результатом статического анализа соответствующей программы.

Загружение прикладывается, всегда, только на одно основание. На каждой

стадии, соответствующее основание воспринимает нагрузку от собственного

веса. Этот способ предпочтителен только тогда, когда должно быть рассчитано

некоторое количество площадей влияния или конкретные неизвестные

(переменные) (например, опорные реакции, деформации или суммы скалярных

переменных).

При большом количестве линий влияний конструкции, которые должны

быть рассчитаны с помощью этого метода, воздействие от собственного веса

5

должно быть проанализировано для каждого поперечного сечения и для

каждого внутреннего усилия. Этот процесса обычно превышает доступное CPU

(центральный процессор) время и объем оперативной памяти расчетных

программ.

2.2 Точечная нагрузка

Второй метод работает от обратного. Удельная нагрузка определяется по

каждой позиции (узла или элемента сечения). Анализ определяет все другие,

соответствующие, внутренние усилия. Основное преимущество этого метода

заключается в том, что единичная нагрузка не должна прикладываться во всех

местах. Недостающие промежуточные значения могут быть легко рассчитаны с

помощью интерполяции, если известна разница между местами загружения

(разрыв между значениями), эти значения считаются дополнительно. Таким

образом, количество загружений для анализа может быть значительно

уменьшено.

В случае плоских конструкций разница определяется с помощью

сингулярности. Эта сингулярность не является результатом анализа методом

конечных элементов в принципе. Однако мы имеем равномерную,

приблизительно описывающую влияние функцию, которая может быть

использована для определения проблемы, с достаточной точностью, конечно-

элементного-анализа (смотри Hartmann/Katz - структурный анализ с помощью

конечных элементов, Springer). Это следует учитывать особенно в случае

возникновения сдвиговых усилий!

2.3 Введение линий загружений

Площадь под динамическую нагрузку определяется из полосы движения с

постоянной шириной и остальных элементов (полосы безопасности, тротуара,

разделительной полосы, ограждения и т. д.). Нагрузки будут прикладываться в

6

пределах линии загружения, но они могут перемещаться произвольно как вдоль

так и поперек этой линии.

В целях ускорения оценки, нагрузки и возникший момент кручения

упрощаются, вследствие внецентрового положения вертикальной нагрузки в

пределах линии действия нагрузки. Таким образом, внецентровое расположение

линии загружения или внецентровое приложение нагрузки эквивалентно

одиночной нагрузке.

Рисунок 1 – Внецентровая линия загружения, внецентровое приложение

нагрузки

Большинство стандартных дорожных нагрузок между собой разделены на

нагрузки по левой стороне и по правой стороне относительно центра жесткости

балки. Местоположение таких нагрузок определяется автоматически из

значения влияния скручивающих и вертикальных нагрузок.

7

Рисунок 2 – Распределение нагрузки относительно центра жесткости балки

В случае двух балок и шарнирно распределенной нагрузки результат тот

же, если загружение производится с размещением в центре первой лини

загружения или внецентренно по отношению к линии загружения два.

Возникший эксцентриковый момент, предоставляет необходимую коррекцию

для распределения нагрузок на продольные балки:

8

Рисунок 3 – Распределение нагрузок на двух продольных балках

Тем не менее, в данном случае жестко распределенной нагрузки

наблюдаются большие различия в значениях. Тогда эксцентриситет должен

быть, относительно, небольшим. В этом случае, до 20% отклонения, приведут к

распределению нагрузки между двумя вариантами загружения.

В случае трех или более балок, то результаты могут быть различны, как

показывают рисунки 4 и 5. Можно сделать вывод о том, что нагрузка и линия

загружения должны находиться в одном и том же месте пролета в плане, при

поперечной (перпендикулярной) работе конструкции.

Различные результаты получены также в КЭ-х моделях конструкций,

когда нагрузка и линия загружения не приложены к границам между

элементами конструкции. Отклонения результатов ничтожно малы в соседних

элементах, но они увеличиваются с увеличением расстояния между линиями

загружения и приложенными нагрузками. Так как в момент загружения, в

9

случае плоской конструкции (плоской задачи) могут возникать ошибки,

поэтому внецентренные нагружения не должны применяться в данном типе

задачи, вместо этого следует использовать определение (оценку) поперечных

линий влияния.

Рисунок 4 - Правильное распределение нагрузки для трех продольных балок

10

Рисунок 5 - Неправильное распределение нагрузки для трех продольных балок

2.4 Интерполяция площадей влияния

Когда ось не совпадает с определенными узлами, значения линии влияния

должны быть интерполированы. Программа ищет две группы узлов, в

непосредственной близости от линии (оси), и перпендикулярно интерполирует

относительно нее.

11

Рисунок 6 – Интерполяция площади влияния

Выбор соседних групп узлов для плоских структур (плоских задач)

является довольно простой задачей. При разбивке балок на группы узлов,

основной проблемой является мощность или способность расчетной машины к

решению таких задач. Это крайне сложная задача для программы, о которой

даже опытный инженер-проектировщик имеет общее представление. Таким

образом, эту часть расчета программа может не выполнить по заранее

определенному способу. Конкретная КЭ сетка, будучи не распознанной

правильно, может генерироваться снова и снова. Пользователь должен принять

надлежащие меры в таких случаях, определяя последовательность узлов или

объемных элементов.

Для перпендикулярной интерполяции оси должно быть обеспечено четкое

различие между тремя вариантами, которым соответствуют результаты

различных типов распределения нагрузок:

12

Рисунок 7 - Варианты распределения нагрузки

В первом случае (INT 0) эксцентричное размещение нагрузки

способствует возникновению крутящего момента. Линия влияния поперечной

силы, при эффекта эксцентриситета, учитывается без резкого изменения места

приложения нагрузки.

Во втором случае (INT 1) нагрузка заменена двумя силами, которые

действуют в двух балках. Возникшие крутящие моменты являются результатом,

только как вторичного явления, ограничения вращения. Линия влияния

эксцентриситета может включать в себя резкие изменения. Обычно это

наиболее точный метод для плоских задач анализируемые с помощью

элементов Миндлина.

В третьем случае (INT 2) крутящие моменты возникают в результате

дополнительного фиксирования мостового полотна.

На основе принципа обратной линии влияния, можно просматривать как

различные методы, так и различные интерполяционные значения поперечной

линии влияния, как показано рисунке 8.

Рисунок 8 - Линии влияния

2.5 Поперечные линии влияния

Для плитных и оболочечных конструкций интерполяции значений может

оказаться недостаточной, т.к. местным воздействием нагрузок следует

пренебречь. Если использование нескольких синхронизированных линий (полос

13

движений) не применимо, то типы 3, 5, 7 или 9 создадут данное число точек

приложения нагрузки поперек полосы движения.

Сначала будет создана поперечная линия влияния, затем проведена оценка

максимального воздействия от равномерной нагрузки и одноосного воздействия

от колес, расположенных на определенном расстоянии. Полученные значения

необходимы для построения продольной линии влияния для такого

расположения.

При этом необходимо решить две проблемы. Во-первых, существует

возможность, что предельное положение нагрузки не совпадет с максимальным

вертикальным и максимальным скручивающим воздействием (возникшим

например от ветра). Этим пренебрегают, используя наиболее неблагоприятное

воздействие во всех случаях.

14

Вторая проблема заключается в том, что мы будем иметь позитивные и

негативные линии влияния поперек полосы движения. Хотя задача

равномерного нагружения лучше всего решается посредством объединения

отдельных значений, нагрузка на ось будет всегда прикладываться с обоих

колес и только с наибольшим значением.

2.6 Оценка линии влияния

2.6.1 Благоприятное и неблагоприятное действие от нагрузок

Так как для каждой нагрузки может быть построена, одновременно, не

одна линия влияния, то ее быстрая оценка возможна только при определенных

условиях, относительно, места приложения нагрузки. ELLA использует также

учебные (нормативные) нагрузки, т. е. негативные нагрузки, которые

представлены в виде полоски небольшой ширины, распределенной по полосе

движения.

15

Нагрузки от грузового поезда, так же считаются неблагоприятными и

оказывают негативное действие в соответствующей точке линии влияния, при

условии действия нагрузки в направлении действия силы тяжести и

одинакового эксцентриситета. Нагрузки, значение которых на линии влияния

имеет противоположный знак, считаются благоприятными. Такая

классификация динамических факторов помогает принять решение о

возможности введения понижающих коэффициентов и о том, должны ли быть

приняты во внимание нагрузки вообще. Горизонтальные нагрузки не будут

включены в эту классификацию. Однако необходимо рассматривать все

направления действия нагрузок для определения наиболее неблагоприятного

места приложения таких нагрузок, а также для окончательной оценки

причинно-следственной связи.

Для того, чтобы учесть эффекты от эксцентриситета (например, нагрузки

от вращения), можно автоматически подразделить нагрузки на типы при

условии, если центр сдвига находится в пределах ширины полосы. Однако,

несмотря на все эти особенности, пользователь должен позаботиться о том, что

в реальной ситуации нагрузки могут быть сопоставлены с нагрузками от

движения поезда. Иной раз приходится сместить ось полосы движения, либо, по

необходимости, добавить второстепенную ось, либо приложить нагрузки в их

собственном виде без изменений.

Для оценки действия горизонтальной нагрузки при торможении или

действии ветра нужно позаботиться о некоторых, более тонких, особенностях.

Если, например, линия влияния изгибающего момента рассматривается по

отношению к, относительно эксцентрика, возникшей продольной силы в

верхней части полотна, то мы получаем зоны с положительными и

отрицательными значениями (рисунок 9).

16

Рисунок 9 - Линия влияния изгибающего момента

Затем необходимо учесть следующие условия:

• Если нагрузка от торможения рассматривается по всей длине и по

направлению своего действия, то в основном она не учитывается.

Этот вид нагрузки должны быть определен в качестве стандартного

варианта нагрузки, но не в ELLA.

• Если нагрузка от поезда имеет определенное направление действия,

то она будет учтена только если будет действовать в

неблагоприятную для конструкции сторону, однако общее значение

нагрузки можно определить по нормам (например, Еврокод),

которую можно приложить на часть или на всю длину линии

загружения. Изменение величины нагрузки при изменении длины

загружения не произойдет.

• Если нагрузка от поезда может распространяться в любом

направлении, то все неблагоприятные последствия от воздействий

будут суммироваться. Таким образом, в местах с неверным знаком

придется либо двигаться в обратном направлении, либо ускорится,

что является очень эффективным решением. Хотя, по Еврокоду,

такое решение эффективно только при действии общей нагрузки,

оно сможет скорректировать эффект перехода от общего значения к

значению нагрузки для конкретной линии загружения, упомянутой в

предыдущем пункте.

17

2.6.2 Неблагоприятное положение нагрузки

Для грузового поезда бывают случаи, когда берется полное, то есть вся

нагрузка от поезда или, когда только ее часть. Это будет контролироваться

специальным коэффициентом, чтобы обеспечить благоприятное воздействие от

нагрузки для всех элементов. Различие между вариантом нагружения, когда

нагрузка действует постоянно (например, нагрузка от крана) от варианта, когда

нагрузка может перестать воздействовать на систему в том, что он не может

быть посчитан в модуле ELLA с большой точность. Поэтому, результаты

действий от возникших усилий и моментов должны учитываться с результатами

действий от постоянных нагрузок (принцип суперпозиции), такой подход, до

сего времени, не рассматривался.

Наиболее неблагоприятное положение нагрузки ищется в два этапа. На

первом этапе железнодорожная нагрузка размещается на выбранной позиции,

которую программа выбирает сама, либо пользователь прописывает с помощью

команды POSL в редакторе TEDDY. Изменения длин или составов нагружения

оцениваются отдельно простым методом. Длины положительных нагрузок

приравниваются максимально возможному значению, в то время как

отрицательные нагрузки расположены таким образом, что влияние от их

воздействия в конце процесса загружения является максимально возможным.

На втором этапе наиболее неблагоприятные значения всех

проанализированных позиций продолжают рассматриваться в виде локальных

(местных) экстремальных (крайних) значений. Это означает, что места

приложения нагрузки от поезда и все их длины очень разнообразны, пока не

найдено наиболее благоприятное положение.

2.7 Нормативы (пределы)

Перед использованием программы необходимо утвердить некоторые

нормативы (допуски). Направление нагрузки, для всех составов нагружения,

18

совпадает с направлением действия силы тяжести. Применение ELLA при

расчете плоских рам или поперечных стен дает очень много поводов для

разногласий, поэтому в настоящее время данная функция не поддерживается.

система координат правовращающая

максимальное количество загружений 9999

максимальное количество осей неограниченно

максимальное число полос движения для каждой оси 99

максимальное число линий влияния неограниченно

Программа использует оперативную память, которая используется в

основном для сохранения значений, необходимых для построения линий

влияния. Расчетного уравнения операционные процессы могут не выдать,

однако соответствующую информацию можно получить, используя команду

ECHO STAT в редакторе TEDDY.

Программа рассчитывает, в основном, по определенному способу. Однако

есть два типа задач, для которых уникального решения не существует или оно

не может быть найдено программой по каким-либо обстоятельствам. Типы

задач:

• Алгоритм выбора узлов рядом с полосой

Следует ожидать, что неожиданные результаты возникают при

определенных нарушениях (например, кинематические

ограничения, определился двойной балочный элемент и т. д.).

• Загрузка составами с переменной длиной

Задача может усложниться в случае нагрузки составовами

переменной длины. Следует использовать наименьшую разницу в

длинах загружения, насколько это вообще возможно. Кроме того,

19

пользователь должен сначала определить длины линий, которые

имеют наибольшее воздействие. Если имеются сомнения, то лучше

обратиться к результатам, полученные при использовании линии

загружения фиксированной длины.

3 Входные данные 3.1 Язык ввода

Ввод выполняется с помощью языка CADINP (см. общую инструкцию

SOFISTIK: "FEA/Структурные основы и установки"). Геометрические и

статические модели должны быть уже определены и сохранены в базе данных.

Геометрические характеристики полосы (линии загружения), могут быть уже

доступны в базе данных.

Входные данные сформулированы в блоки, которые разделены между собой

функцией END. В каждом блоке могут быть заданы следующие задачи:

• рассчитать или взять за линию влияния как старые так и новые

полосы загружения:

GAX, LANE геометрически определенная линия

LSEL выбор полосы для оценки линии влияния

LINF получить линию влияния из базы данных в CALC

APPL параметр для оценки

• распечатать или начертить расчетную, или сохраненную линию

влияния

SIZE, SHOW печать и черчение линии влияния

• Определение состава нагрузки

LC, TRAI, TRPL, TRBL

• Оценка линии влияния от нагрузок различных подвижных составов

CASE, COMB Условия загружения и их различные комбинации

POSL Расположение нагрузки на полосе движения

20

Линии влияния сохраняются в отдельной базе данных и доступны для

дальнейшей оценки.

Ввод условий задачи считается завершенным, когда в конце пропишется

функция END.

Различают три вида единиц измерения:

m Фиксированный Всегда вводится в определенных единицах

[mm] Детальный

Значения вводятся по умолчанию в

указанных единицах. Возможно

присвоение определенной единицы

измерения (например 2,5[м] ).

[mm]1001 Абсолютный

Абсолютный вид ед. изм. подразделяется

на семантический и

обозначается соответствующим

идентификационным номером

(обозначается зеленым). Возможные

категории относящиеся к единицам 'длины'

являются: например, геодезические

высоты, длины и толщины. Единица

измерения принимается по умолчания в

зависимости от того, какая сейчас активна

(задается при создании проекта в SSD).

Единица, указанная в квадратных скобках,

соответствует по умолчанию единицам

оперируемые в Еврокоде 5 (Eurocodes

NORM UNIT 5).

21

3.2 Ввод данных

Пример ввода (последовательность ввода): Record Items

ECHO TYPE VAL

CTRL OPT VAL

GAX NO S X Y Z R A NX NY NZ TYPE TITL

LANE NO TYPE SA SE WR WL YCA YCE YRA YLA YRE YLE L

LSEL NO INT DX DY DZ RSEL RSEQ LSEL LSEQ

CALC TYPE LMAX LMIN FROM TO DELT SYST PHI

LINF T1 L1 T2 L2 T3 L3 T4 L4 T5 L5 T6 L6 TITL

APPL TYPE TGEN

Record Items

SIZE

SHOW

TYPE C1 SNO

SC C2 TYPE

W C3 NO

H C4 X

MARG C5 ETYP

FORM C6 DSV

HDIV C7 YMAX

ACT TYPE GAMU GAMF PSI0 PSI1 PSI2 PS1S PART SUP TITL

LC NO PSI0 PSI1 PSI2 PS1S GAMU GAMF TITL

TRAI TYPE P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 PFAC

WIDT PHI PHI2 PHIS PHI4 V FUGA XCON DIR DIRT

TRPL P PB PW PF PFAC DIST A DPOS DMIN DMAX Y Y2 HW ZW HF PHI B

TRBL P PB PW PF PFAC DIST A L LMAX LDEL Y Y2 HW ZW HF PHI B

SAVE LCB TYPE TITL

CASE NO GRP

POSL NO TRAI FACT OPT SMIN SMAX DEL YEX

V P SYNC

COMB TYPE L1 F1 L2 F2 L3 F3 L4 F4 L5 F5 L6 F6 L7 F7 L8 F8 L9 F9 L10 F10

22

Команды HEAD, END и PAGE описаны в общем руководстве SOFISTIK:

"FEA / Структурные основы и установки".

3.3 Новые возможности данной версии

Модуль ELLA претерпел значительные изменения по сравнению со своей

предыдущей версией. Были изменены входная и внутренняя составляющая

модуля. Ниже представлены полезные советы для тех, кто перешел на данную

версию модуля, имея при этом опыт работы в предыдущих версиях:

• Первичные и вторичные полосы теперь сгруппированы вместе,

достаточно тесным образом. Команда LGEO была переименована в

GAX, но имеет все тот же функционал. Команда LANE была

изменена и теперь содержит только постоянные геометрические

параметры линии загружения (параметры дороги), а также

позволяет, очень легко, ввести вторую линию загружения (вторую

полосу движения). Для создания полосы движения вы можете

использовать любой литерал, но не более четырех символов.

• Нагрузка от подвижного состава теперь задается независимо от вида

линии загружения (полосы), новое обозначение команды: LC. Таким

же образом нагрузку можно задать и в SOFILOAD. Команда TYPL

изменила свое название на TRAI и номер полосы в позиции 1 был

удален. Новым является ввод понятия ударного воздействия и

состав загружения. При создании особой подвижной нагрузки

следует обязательно использовать новую команду TRPL и TRBL с

новыми параметрами DIST, Y2 и B.

• Для явления суперпозиции у нас есть команда POSL, которой

возможно воспользоваться несколько раз. В положении 3 мы имеем

новую команду NTRA для приложения нагрузки от подвижного

состава. Команды FUGA, XCOL и NKOL были соединены в одну и

23

названы TRAI. Вместо команды EVAL теперь OPT с различными,

имеющие особое значение, данными.

Смотри также: LANE LINF CALC TRAI

3.4 ECHO – Управление выходными данными

Предмет Описание Единица По

умолчанию OPT Состоит из следующих команд: LANE

геометрические параметры полосы; IL линии

влияния; LOAD подвижная нагрузка; EVAL

оценка; LPOS положение нагрузки; RES

результаты

LIT FULL

FULL Все вышеперечисленные варианты

STAT Время работы ЦП и задействованная память

VAL Подробности вывода данных: OFF без

расчета; NO без вывода данных; YES

обычный вывод данных; FULL расширенный

вывод данных; EXTR вывод крайних

значений

LIT FULL

Команда ECHO должна быть прописана в каждой строчке, так что

необходимо быть внимательным и не путать команды, имеющие одинаковые

названия. Объем выводимых данных контролируется с помощью команды

SHOW.

При вводе команды ECHO IL линии влияния будут отображаться в общем

виде, в виде изображения, но при ECHO EXTR, линия влияния отображается в

виде текста (программного кода). Небольшие линии влияния в поперечном

24

направлении будет показаны при задании Option +4. Увеличить объем

графических данных не составляет особого труда, достаточно не использовать

команду SHOW.

При использовании команды LPOS, определившись с окончательным

местом приложения нагрузки, после полного анализа все результаты будут

сохранены в базу данных и процесс графического (визуального) построения

линий влияния будет включать в себя момент загружения и будет повторяться

для всех рассматриваемых случаев.

ECHO EVAL YES работает только в случае загружения, созданного в

ECHO RES NO. Определенное место расположения нагрузки подвижного

состава (команда ECHO EVAL FULL) необходимо и для получения подробных

статистических данных (команда ECHO EVAL EXTR).

Команда ECHO RES EXTR выводит промежуточные результаты для всех

рассматриваемых случаев.

3.5 CTRL – Контролируемые параметры


умолчанию

OPT Состоит из следующих команд:

SECT Оценка объемных (балочных)

элементов

LIT !

VAL Значение параметра - * V2 предназначены для дополнительного пара-ра - - V3 предназначены для дополнительного пара-ра - - V4 предназначены для дополнительного пара-ра - - V5 предназначены для дополнительного пара-ра - - V6 предназначены для дополнительного пара-ра - -

25

Команда CTRL SECT может получить результаты анализа только для

определенных сечений объемных элементов (балок). Входные параметры:

CTRL SECT 0 только с активной функцией программы print (смотри в

SOFIMSHA в разделе BSEC);

CTRL SECT 1 для всех объемных элементов (балок) (по умолчанию).

3.6 Определение геометрических параметров линии загружения (полосы движения)

Основанием для анализа подвижной нагрузки является определением

геометрических параметров линии загружения (геометрия полос движения),

описанные в плане по прямой, круговой или сегментам клотоиде, а в

продольном направлении как прямая или квадратичная парабола. Это можно

взять из базы данных SOFIMSHB или прямого ввода с помощью команды GAX.

Каждая ось может иметь до девяти отдельных полос с индексом от 1 до 9,

заданных через команду LANE. Для определения динамических коэффициентов

влияния, помимо рабочей длины, так же может быть определена и свободная

ширина (ширина колеи) проезжей части.

Оси проезжей части уже хранятся в базе данных (в SOFIMSHB, в

SOFILOAD или ELLA), и их можно добавить с помощью команды LSEL.

Каждая полоса движения определяет свое положение за счет двух систем

координат. Существует локальная система (х) на оси полосы движения для

оценки действительных расстояний. Однако, входные данные, ориентации

вдоль полосы движения, включают в себя параметр (s - station), который

выравнивает (сглаживает) контур полосы движения, рисунок 10.

26

Рисунок 10 – Определение оси полосы движения

Смотри также: LaneGeometry LANE LSEL

3.7 GAX – Геометрические параметры оси

Предмет Описание Единица По умолчанию

NO Определение оси LIT4 A1

S Общая длина дуги (station) - 0

X Координаты точки (мировая ориентация) [m]1001 0 Y [m]1001 0 Z [m]1001 0

R Радиус закругления полосы [m]1001 -

A Переходная кривая RL=A2 [m]1001 -

NX Направляющий вектор - * NY - * NZ - *

TYPE

Типы осей: AXIS главная ось, LANE полоса движения,

BGEO геометрия проезжей части моста

LIT

AXIS

TITL Название (обозначение) полосы движения LIT32 -

27

Общая геометрия оси, со всеми деталями, может, также быть определена в

SOFIMSHC. Для SOFILOAD / ELLA / GEOS лишь упрощенное определение

обеспечивается следующим образом.

• Определение длины дуги в плане

В первой строке, для создания оси, пишутся координаты первой

точки (х, у, z), а для задания направления прописываются (NX, NY,

NZ), также необходимо установить длину первого сегмента (S),

кривизну и параметры клотоиды. Все подряд записи содержатся

только при следующих значениях s и параметрах кривизны.

Если радиус задан, то происходит генерация перехода от последнего

значения радиуса к текущему значению. Положительные значения R

вызывают искривление в правую сторону, в то время как

отрицательные значения искривляют дугу в левую сторону. Если

определено значение A, то в спирали клотоиды создается

переходная кривая, где кривизна увеличивается при положительных

значениях A и уменьшается при отрицательных значениях. Если

радиус R не известен, он будет рассчитываться автоматически, в

зависимости от длины, если он (R) дается вместе с A, то вместо него

будет расчитана кривизной начальной точки. Арочный каркас, из

кусочков постоянной кривизны, может быть получен при значении

A=0.0 и, при выбранном значении радиуса, рисунок 11.

Рисунок 11 – Ось проезжей части

28

• Определение 3D координат точки на кривой

Координаты должны быть введены для всех строк кода.

Направление (NX, NY, NZ) - это направление локальной оси Z,

которая является осью вращения для круговой дуги.

GAX A1-X S 0.0 X -1.000 TITL 'CENTER GEOMETRY'

S 16.0 X 30.000 R 150.0 NZ 1.0

Описанные элементы будут автоматически адоптированы и приняты в

WinGRAF как динамические оси. Необходимо провести графическую проверку

на предмет совместимости с программами WING или WinGRAF.

Параметры для определения продольных или поперечных уклонов теперь

доступны только в модуле SOFIMSHC.

29

Смотри также: LaneGeometry GAX LANE LSEL

3.8 LANE – Ширина полос движения


NR Номер полосы (lane_ident.nummer)

например A1.3 = третья полоса оси A1

lane_ident only = все/общее число полос

LIT *

TYPE Предопределенный тип (см. Примечания) LIT *

WR Ордината правого бордюра [m]1001 - WL Ордината левого бордюра [m]1001 -WR

SA Координаты начала полосы движения - !

SE Координаты конца полосы движения - !

YCA Смещение центральной оси в

начале полосы движения (SA) [m]1001 *

YCE Смещение центральной оси в

конце полосы движения (SE) [m]1001 YCA

YRA Правые габариты полосы, в начале (SA) [m]1001 * YLA Левые габариты полосы, в начале (SA) [m]1001 * YRE Правые габариты полосы, в конце (SE) [m]1001 YRA YLE Левые габариты полосы, в конце (SE) [m]1001 YLA

L

Рабочая длина участка

для определения зависимости динамического

коэффициента и длины загружения

CONT = добавить к предыдущему участку

[m]1001 *

HSA Высота полотна или ж/д пути над проезжей частью

в SA [m]1001 0.0

HSE -//- в SE [m]1001 HSA INCA Поперечный уклон dz/dy или Ah[mm] в SA -/[mm] 0.0 INCE Поперечный уклон dz/dy или Ah[mm] в SE -/[mm] INCA HEFF Рабочая высота рельс и шпал [m]1001 - BEFF Рабочая длина шпал [m]1001 - DEFF Рабочая ширина шпал [m]1001 - INCD Угол рассеивания напряжений - 0.25

ASL Расстояние между точками закрепления (пикеты) [m]1001 -

30

Общая площадь загружения будет делится на до 99 отдельных полос

движения, относительно заданной геометрической оси. Они могут быть созданы

автоматически по уже предопределенным параметрам или же указать нужные

пользователю координаты. Каждый сегмент может иметь разную ширину и,

разный коэффициент динамического воздействия. Все полосы должны быть

«прикреплены» к заданной оси, каждая новая полоса, не «прикрепленная»

заранее, будет удалена.

Рисунок 12 – Расположение оси и области приложения нагрузки в плане

Ширина полосы движения определяется посредством габаритов левой и

правой полосы. Полоса движения может быть расширена или сужена на разных

участках автомобильной дороги. Места пересечения проезжих частей (на

перекрестках) должны рассматриваться отдельно, чтобы правильно оценить

воздействие скручивающих усилий.

Ширина подвижного состава может быть меньше, чем проезжая часть. В

этом случае на свободную от действия подвижного состава площадь

прикладывают постоянную нагрузку, предусмотренная и зависящая от самого

состава. Если ширина подвижного состава больше, чем ширина полосы

движения, то возможно сокращение габарита (ширины) приложения нагрузки.

31

Полоса 0 должна быть указана всегда, для следующих двух случае,

которые необходимо различать:

• Всегда 0, если ширина приложения нагрузки определяется из

ширины подвижной нагрузки.

• Есть и другие полосы движения в пределах бортового камня. Из

полосы 0 определяется общая протяженность транспортной

нагрузки, включая тротуары. Ширина подвижной нагрузки так же

воздействует на другие полосы движения.

Рисунок 13 – Поперечный профиль дороги

По умолчанию разделы доступны через ввод команд на языке CADINP

следующим образом. Если таким образом (заполняется без пробелов (without

blanc spaces)) задать главную полосу, то следующая (второстепенная) полоса

будет создана автоматически:

RQ7.5, RQ9.5, RQ10.5, RQ15.5,

RQ20, RQ26, RQ29.5,

RQ33, RQ35.5 Настройка общей ширины производится

автоматически

Для следующих способов задания полос определение координат

бордюрного камня является обязательным.

EC EC 1-3 (4) / DIN-Fachbericht 101 (Европейские нормы) EC-X создать полосу для отдельного (одиночного) колеса в системе FE BS создание полосы согласно BS resp. BD 37-01

CAN создание полосы согласно Canadian Standards

32

IRC создание полосы согласно Indian road congress

JRA Главные и второстепенные полосы (Japan road congress)

AS Главные и второстепенные полосы (Australian AS 5100)

Если полосы одинаковой ширины, они будут расположены в ряд с правой

стороны (положительное значение Y), начиная с первой. Однако если этого не

происходит, то полосы со 2-ой по 9-ю будут созданы в стороне от полосы номер

1, которая является центральной полосой всей проезжей части. Дополнительные

полосы будут созданы по правому краю, начиная с числа 10 и по левому краю,

начиная с 20.

Рисунок 14 – Принцип нумерации полос движения

Остаточные зоны определяется между кромками ширин подвижного

состава и, собственно, полосой движения. Тротуар, таким образом, входит в

состав полосы 0. Зазоры между полосами движения НЕ рассматриваются в

качестве остаточных участков нагружения.

Специальная команда EC-X подразделяет все полосы таким образом, что

каждое колесо имеет свою собственную полосу (колею), где оно находится в

центре этой полосы (колеи). Эти полосы нумеруются, начиная с 40, 60 или 80.

33

Чтобы задать подвижную нагрузку в такой полосе, необходимо придерживаться

некоторых правил (см. ELLA POSL).

При загружении полосы движения в SOFILOAD, программа будет

разбивать расчетный участок на отдельные отрезки в продольном направлении

(например, каждые 9 дюймов (22,86 см.)). Если необходимо объединить

несколько отрезков в один сегмент, то команда L применима только для первой

пары отрезков, для всех остальных необходимо применить команду CONT.

Для железнодорожных мостов существуют подробные таблицы,

доступные в рамках ЕС1 или DIN FB 101, для выбора руководящей длины.

Также есть подробное описание как рассчитать рабочее давление от нагрузки,

которому необходимы для ввода значения команды HEFF в ASL, но которые

определяются только в SOFILOAD.

Рисунок 15 – Специальные обозначения элементов поперечного профиля

34

Смотри также: LaneGeometry GAX LANE LSEL

3.9 LSEL – Выбор нужной полосы движения


NO Определитель полосы lit8 !

INT Распределение нагрузки (см. главу 2)

0 Одиночная полоса

1 Гибкое распределение

2 Жесткое распределение

3,5,7,9 Поперечная линия влияния QUAD

1

DX Максимальное отклонение направления - 1.0

DY Влияние ширины полосы движения [m]1001 99 DZ Влияние высоты полосы движения [m]1001 99

RSEL Положение центральных/правых узлов

EDGE на границе с RSEQ

SZUG по неразрезной балке RSEQ

GRP балки из группы RSEQ

QGRP QUADы из группы RSEQ

LIT EDGE

RSEQ

LSEL

Выбор номера для RSEL

Положение узлов с левой стороны

EDGE на границе с LSEQ

SZUG по неразрезной балке LSEQ

GRP балки из группы LSEQ

QGRP QUADы из группы LSEQ

LSEQ Выбор номера для LSEL - -

BWH Расстояние м/у колес в поперечном направлении [m]1001 2.0

YMAX максимальный эксцентриситет [m]1001 0.0 YMIN максимальный эксцентриситет [m]1001 0.0

Оценка определенной полосы движения начинается после ввода команды

LSEL. Не обязательно прописывать 4 символа, чтобы потом обозначить ту или

иную ось, как вариант, можно разделить буквенный и числовой индикатор оси

35

точкой (например, А1.3). Процесс определения оси не пронумерованной

полосы движения не всегда верный и не способствует экономии времени на

последующем анализе. Наряду с этим, могут быть заданы параметры для

выбора соседних узлов.

Полосы, которые задаются командой GAX в одном блоке данных,

выбираются автоматически со стандартными значениями DX, DY и DZ. Можно

воспользоваться специальной функцией (командой) INT, введя отрицательное

значение. В этом случае для выбранной полосы удалятся все геометрические

параметры и построенные линии влияния.

На первом шаге ELLA ищет все узлы, которые являются соседними для

рассматриваемой полосы движения и пытается связать их в один (INT 0) или

два (INT 1,2) узла.

Для определения координат DY и DZ необходимо охарактеризовать

область, в которой расположены рассматриваемые узлы. В этом случае

координата DY определяется справа и слева от полосы движения. Это значение,

почти на 90%, состоит из расстояний между главными балками, и оно

установлено по умолчанию.

Параметр DZ определяет границы области (по оси Z), отведенную под

полосу движения, и для которой необходимо произвести соответствующие

исследования. Как пример, данные исследования могут быть использованы для

создания трехмерной модели, части которой, могут быть расположены

непосредственно под полосой. Узлы, расположенные выше оси (отрицательная

направление оси Z) не рассматриваются.

Параметр DX, который определяет, насколько большим может стать угол

между осью полосы и линией, описывающей движение подвижного состава (в

определенных узлах), рисунок 16. Ввод данных необходим, если поперечные и

продольные балки имеют схожие значения углов пересечения с полосой. Если

последовательности узлов пересекают полосу, то вводное значение DX должно

быть отрицательным по знаку.

36

Рисунок 16 – Выбор узла для полосы движения

Если ELLA не в состоянии найти какую-либо последовательность узлов,

то можно самому установить две последовательности с явной границей или

указать на балочные элементы, содержащие необходимы узлы с помощью

команд RSEL / RSEQ и LSEL / LSEQ.

Для плитных и оболочковых конструкций рекомендуется производить

оценку площади влияния в поперечном направлении до установления значения

в продольном направлении. 3,5,7 и 9 это номера точек приложения нагрузки в

поперечном направлении. Они будут рассмотрены на основе существующих и

выбранных плоских элементов (QUAD). Для оценки поперечного расстояния

между колес требуются минимальное и максимальное значения

эксцентриситета. Графическое управление возможно с помощью команды

ECHO EL +4.

3.10 Расчет площади влияния

Площади влияния рассчитываются по удельной нагрузке в случаях, когда

команда CALC является входной. В каждом случае все площади влияние

37

рассчитываются для соответствующих внутренних сил. Команда CALC

показывает, для каких элементов и, для каких площадей влияния будет

выполнена оценка скалярных переменных.

Для каждого предельного значения любых скалярных переменных

загружение может быть сгенерировано и сохранено в базе данных.

Соответствующие значения остальных внутренних сил рассчитываются

автоматически.

Как альтернатива, можно взять данные линий влияния или площадей

влияния, которые хранились в качестве условий загружения в базе данных с

входными параметрами команды LINF. Затем эти значения интерполируются

для определенных полос. Однако полученные результаты в базе данных не

сохраняются.

Смотри также: Calculation of Influence Areas APPL CTRL CASE

3.11 CALC – Оценка площадей влияния


TYPE Скалярная переменная, для которой линии влияния

должны быть оценены LIT -

LMAX Номер загружения, при значении 0 оценка не

производится (maximum) - *

LMIN Номер загружения, при значении 0 оценка не

производится (minimum) *

FROM Наименьший номер загружения -/Lit4 1

TO Наибольший номер загружения -/Lit4 FROM

DELT Увеличение номера элемента или в форме записи

FROM 'GRP' номер группы 1

SYST Подсистема для анализа SPAC / GIRD LIT *

PHI Явное значение ударного воздействия, или

характерная длина, если дана в метрах -/[m]1001 *

38

Если небыли введены данные для команд FROM, TO и DELT, то будут

выделены все элементы системы.

Параметр SYST может сократить процесс анализа линии влияния. Это

может привести к существенному сокращению времени работы процессора и

оперативной памяти. На примере балки. Если была построена трехмерная

модель такой балки, для оценки предварительных и температурных

напряжений, а нагрузка приложена только на одну плоскость. Оценка линий

влияния вдоль оси нагружения, а также расчет поперечного изгиба не будут

произведены при использовании команды SYST GIRD.

Список скалярных переменных:

Балочные элементы

N, VY, VZ, MT, MY, MZ Внутренние усилия и моменты;

Трос, кабель и пружинный элемент

TRUS Осевые усилия в стержневых элементах

CABL Усилие в кабеле

P, M Усилие в пружине, момент в пружине

Оболочковые, дисковые и плитные элементы

MXX, MYY Изгибающий момент

MXY, VXX, VYY Сдвиговые усилия

NXX, NYY, NXY Усилие в мембране (оболочке)

Узлы

UX, UY, UZ глобальные перемещения

PHIX, PHIY, PHIZ местные вращения

UXL, UYL, UZL местные перемещения

UXXL, UYYL, UZZL местные вращения

Местные перемещения не могут быть сохранены в базе данных.

39

Результаты (результирующие наборы)

Результат будет получен при вводе команды TYPE RSET:ххххх, где ххххх

– это либо идентификатор элемента системы, который должен быть

проанализирован, или число, обозначающее х-й пункт, если необходима оценка

полученных результатов. Во время анализа задействованы все силы и все

моменты, возникающие в балке, ферме и кабеле, также усилия и напряжения в

центре плоских (QUAD) и объемных (BRIC) элементов и узловые перемещения,

опорные реакции и сила сжатия пружины (но не суммарная величина PT).

В командах FROM и TO идентификацию результатов можно задать по

правилам лексики (FROM может также содержать подстановочные знаки,

например, "SU*").

. Оценка линий влияния для узлов с опорными реакциями возможна

путем импорта зоны прогиба, вызванная узловыми перемещениями, как силу

опорной рессоры (пружины) или через результирующие наборы.

Применение ELLA к плоскости рамы или поперечных стен выдает очень

много недоразумений и ошибок, что мы не гарантируем вам поддержку

модуля в этом случае.

40

Смотри также: Calculation of Influence Areas LANE ECHO SHOW

3.12 LINF – Линии влияния


T1 Первый тип линии влияния LIT MAMI L1 Номер загружения первой линии влияния - - T2 Второй тип линии влияния LIT MAMI L2 Номер загружения второй линии влияния - - T3 Третий тип линии влияния LIT MAMI L3 Номер загружения третей линии влияния - - T4 Четвертый тип линии влияния LIT MAMI L4 Номер загружения четвертой линии влияния - - T5 Пятый тип линии влияния LIT MAMI L5 Номер загружения пятой линии влияния - - T6 Шестой тип линии влияняия LIT MAMI L6 Номер загружения шестой линии влияния - -

PHI Явное значение ударного воздействия, или

характерная длина, если дана в метрах -/[m]1001 *

TITL Название линии влияния LIT24 *

Линии влияния или площади влияния, которые хранились как, какое-то

условие загружения, могут также быть проанализированы, как и оси полос

движения (см. пункт 3.9). Однако, полученные результаты невозможно

сохранить в базе данных. Они доступны только для просмотра.

За раз может быть определено до шести линий влияния.

Для линий влияний от T1 до T6 можно ввести следующие команды:

MAMI = оценки минимального и максимального значения

MAX = оценка максимального значения

MIN = оценка минимального значения

ACC = оценка соответствующей (определенной) линии

41

Положительные загружения анализируются по первой группе предельных

состояний (изгиб), в то время как отрицательные загружения анализируются по

второй группе (сдвиг).

Смотри также: Calculation of Influence Areas CALC CTRL

3.13 APPL – Выбор (контроль) места приложения нагрузки


TYPE Направление действия силы

MONO Привязка к центру, вниз

STAN Вниз

TRAV Дополнительно, поперек

FULL Дополнительно, вдоль

LIT STAN

TGEN Погрешности в поперечном сечении - 0

Можно уменьшить время работы процессора для получения линии

влияния, используя значение APPL по умолчанию. Команды TRAV и FULL

полезны только для объемных (трехмерных систем) с соответствующими

нагрузками.

Команда TGEN показывает, для какого поперечного сечения, в пределах

балочного элемента, необходимо определить дополнительные места

приложения нагрузки. Место для приложения нагрузки вводится тогда, когда

разница между жесткостями двух соседних сечений превышает количество,

полученное после ввода команды TGEN.

� 1𝐸𝐸𝐼𝐼𝑖𝑖− 1

𝐸𝐸𝐼𝐼𝑖𝑖+1� > 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 ∙ 1

𝐸𝐸𝐼𝐼𝑖𝑖 (1)

42

Использование команды TGEN рекомендуется для конструкций с

большим количеством сечений, похожих друг на друга, это позволяет

существенно сократить время работы процессора и оперативной памяти.

Например, запись TGEN 1.Е10 препятствует включению воздействия любой

нагрузки на внутренние сечение балок.

43

Смотри также: SHOW ECHO

3.14 SIZE – Графический вывод линии влияния


TYPE

Размер листа

Альбомная ориентация (положительная или

отрицательная)

Книжная ориентация

-lp

SC Шкла 0 формат заполнения - *

W Ширина листа cm -

H Высота листа cm -

MARG

Границы чертежа

OFF без границ

NO только внутренние границы

YES отдельные границы

FULL дополнительная рамка вокруг листа

LIT FULL

FORM

Форма границ

STAN Стандартная рамка

ZTVK рамка ZTVK-88

URS из модуля URSULA

LIT ZTVK

HDIV Количество элементов на чертеже - *

C1 Начертить PV линию влияния - 0

C2 Начертить MS линию влияния - 1 C3 Начертить PS линию влияния - 2 C4 Начертить PQ линию влияния - 3 C5 Отобразить легенду (историю) - 0 C6 Отобразить нагрузки 2001 C7 Вывести данные площади загружения 2235

44

Графический вывод данных производится только после ввода команды

SIZE. Если, какой-нибудь элемент чертежа не определится программой, то он и

не отобразится на самом чертеже. Каждая линия будет подписана (иметь свой

индекс), если воспользоваться командой SHOW. Без команды ECHO LPOS

будут отображаться только линии влияния. Если же использовать ECHO LPOS,

то также будут показаны соответствующие места приложения нагрузки для

более полного представления о процессе.

Эта команда разделяет лист на несколько областей, чтобы

соответствующие линии влияния могли быть построены на одном чертеже.

Положительные значения отобразятся на оси вдоль параметра «ширина листа» и

чертеж разделится по высоте, при отрицательных значениях наоборот. По

умолчанию, чертеж разделен тремя параллельными друг другу линиями,

имеющие длину равную наибольшему размеру листа.

45

Смотри также: SIZE ECHO LINF

3.15 SHOW – Задание лини влияния


SNO

Номер линии

0 все линии

lit4 все линии на оси ‘lit4’

lit4.n только n-ая линия на оси ‘lit4’

- 0

TYPE

Место оценки влияния:

ALL все типы

LINF зона изгиба

BEAM балочный элемент

TRUS стержневые (трос) элементы

CABL кабельные элементы

SPRI пружинные элементы

QUAD плоские элементы

LIT ALL

NO Элемент или номер случая изгиба (LINF)

без ввода: all - 0

X Значение X для балочного элемента

без ввода: all beams - -

ETYP

Тип линии влияния:

EXTR линии влияния только для крайних

(экстремальных) значений

ALL только для соответствующих

(определенных) линий

LIT FULL

DSV Несходство полученных значений - *

YMAX Минимальное значение масштаба линии - *

46

С использованием команды SHOW линии влияния, которые должны

получены с помощью команды ECHO IL и / или при помощи

SIZE, подбираются. Команда DSV контролирует несходства (погрешности) при

выводе данных. Необходимые значения как раз показаны в этом списке

погрешностей. Ко всему прочему, крайние (экстремальные) значения выводятся

дополнительно для всех рассматриваемых случаев построения линии влияния.

Смотри также: ACT LC

3.16 ACT – Определение воздействия


TYPE Обозначение воздействия LIT4 !

GAMU Неподходящий коэф-т запаса - *

GAMF Подходящий коэф-т запаса - * PSI0 Сочетание редких коэф-ов - * PSI1 Сочетание частых коэф-ов - * PSI2 Сочетание квазистационарных коэф-ов - * PS1S Сочетание неповторяемых коэф-ов - *

GAMA Случайный коэф-т запаса прочности - *

PART

Раздел, которому соответствуют следующие

команды:

G текущий (неизменный)

P преднапряжение

Q переменное воздействие

A случайное воздействие

E землетрясение

LIT *

47


SUP Параметры принципа суперпозиции, установленные по

умолчанию, в рамках рассматриваемого воздействия: LIT *

PERM Постоянный подбор коэф-та запаса

прочности по сумме нагружений

PERC Постоянный подбор, однако с

изменчивыми параметрами

COND Условные

(только если неподходящий коэф-т)

EXCL Взаимоисключающие, но условные

(только в конкретной категории)

EXEX

Взаимоисключающие, но

включающие условную категорию

(только в пределах

рассматриваемого воздействия)

UNSI Условные с неподходящим знаком

USEX Особые с неподходящим знаком

ALEX

Постоянные, но особые (только в

пределах рассматриваемого

воздействия)

TITL Название воздействия Lit24 *

48

Для индексации какого-либо воздействия можно использовать любой

литерал, но только до 4 символов, однако некоторые комбинации таких

символов уже заняты для обозначения специальных задач. Они имеют

соответствующий формат INI-файла, и они, насколько это возможно, будут

отслеживать элементы используемого программного кода. Процесс задания

условий загружения представлен ниже в таблице, рисунок 17.

Каждому воздействию, в конкретно выбранной категории, можно

приписать индекс в размере двух символов, от A до Z. Каждое такое воздействие

отличается от другого сочетанием коэффициентов или коэффициентом запаса.

Категория воздействия считается добавленной, если его название в коде

подчеркнуто.

• Каждая категория имеет свою собственную комбинацию значений и

собственных загружений, а также параметры, установленные по

умолчанию, суперпозиции, действующие только в пределах этой

категории.

• Каждая категория имеет свои подкатегории, т. е. категории,

имеющие общее название (имя). (например, категория с именем Q

включает себя категории с именем Q_?).

49

Рисунок 17 – Структура задачи нагрузок, их категории и их случаи загружения

Например, для автодорожных мостов, в ЕС1-3, для равномерно

распределённой UDL и подвижной двухосной нагрузки имеются различные

комбинации коэффициентов. Для простых единичных случаев, для каждого

пролета, нагрузки определяются как L_U (UDL), будучи рассмотренными

условно (условно приложены к пролету). В тоже время, дискретные нагрузки,

имея различные места приложения нагрузки от двухосной тележки, будут

определяться как L_T с взаимным исключением друг друга. Однако вариант, где

на пролет будут приложены всевозможные случаи нагружения, все равно будет

рассмотрен и будет являться основным.

50

Поскольку различные подвижные нагрузки будут сгруппированы в

различные группы нагружений, то необходимо указать и различные значения от

их воздействия для более полного анализа сооружения.

Рисунок 18 – Кодовое обозначение воздействий на конструкцию (ветер, снег,

усадка бетона, трещины, собственный вес и другие варианты загружения)

Воздействия, указанные в таблице 18, активны только если они заранее

определены (установлены), при условии, что они доступны в формате INI-файла

программного кода.

51

Строка программного кода, относящаяся к рассматриваемому

воздействию и в начале которого прописаны параметр Z для дозагрузки и S, как

параметр специального загружения, может анализироваться в модуле AQB.

Команда GA предназначена для оценки (проверки) стабильности

конструкции (плавучести, опрокидывание и т. д.) при у = 1,10 / 0,90 вместо у =

1,35 / 1,00.

Для учета и оценки воздействия от землетрясения в ЕС8 прописаны

значения коэффициента yI, которые зависят от соответствующего класса,

представленные в таблице ниже.

Класс Значение Описание

I 1,4 Зданий, целостность которых во время землетрясений имеет жизненно

важное значение для защиты гражданского населения, например,

больницы, пожарные станции, электростанции и др. II 1,2 Здания, сейсмостойкость которых имеет важное значение с точки

зрения последствий, связанных с Ч.П., например, школ, актовых залов,

культурных учреждений и т. д.

III 1,0 Обычные здания, не принадлежащие к другим категориям

IV 0,8 Здания, имеющие второстепенное значение для общественной

безопасности, например, сельскохозяйственные зданий и др.

В принципе каждое воздействие может быть подразделено по категориям.

Для некоторых типов действий (Q, L или S) значения берутся из таблицы 9.3 из

ЕС1 resp. DIN 1055-100, для остальных значения коэффициентов представлены

в таблице ниже.

52

Воздействия Ψ0 Ψ 1 Ψ 2 Q: Payload for buildings

- Q_A Жилые здания

- Q_B Офисы

- Q_C Актовые залы, места собраний людей

- Q_D Торговые площадки

- Q_E Складские помещения

[0,70]

[0,70]

[0,70]

[0,70]

[0,70]

[1,00]

[0,50]

[0,50]

[0,50]

[0,70]

[0,70]

[0,90]

[0,30]

[0,30]

[0,30]

[0,60]

[0,60]

[0,80] L: Подвижная нагрузка в соответствии с EC 1.3 и

т.д.

- L_T Сдвоенный мост LM 1

- L_U UDL нагрузка LM 1

- L_C Модель загружения UIC 71 (y = 1.45)

- L_D Модель загружения SW/0 (y = 1.45)

- L_E Модель загружения SW/2 (y = 1.20)

Подвижная нагрузка на сооружения

- L_F нагрузка от самосвалов < 30 КН

- L_G 30 КН < нагрузка от самосвалов < 160 КН

- L_H Кровля

[0,75]

[0,40]

[0,80]

[0,80]

[0,00]

[0,70]

[0,70]

[0,00]

[0,75]

[0,40]

[0,80]

[0,80]

[0,80]

[0,70]

[0,50]

[0,00]

[0,20]

[0,20]

[0,00]

[0,00]

[0,00]

[0,60]

[0,30]

[0,00] S: Снеговая нагрузка

- S_L = здания на отметке до 1000 м над

уровнем моря

- S_H = здания на отметке от 1000 м над

уровнем моря

- Высоты (h) для SIA 260 c PSI0

[0,60]

[0,50]

[0,70]

1-60/h

[0,20]

[0,20]

[0,50]

1-250/h

[0,00]

[0,00]

[0,20]

1-1000/h

W: Нагрузка от ветра [0,60] [0,50] [0,00] T: Воздействия от температурных напряжений

(без пожара)

[0,60] [0,50] [0,00]

F: Осадки [1,00] [1,00] [1,00] Другие воздействия [0,80] [0,70] [0,50]

53

Пользователь должен проверить значения, установленные по умолчанию,

во всех случаях загружения. Следует ожидать отклонения PSI-значений

(давление) от ветра и температуры, особенно для мостов или других

внеклассовых сооружений, так как все значения являются "особыми"

(индивидуальными) и зависят от индивидуальных или государственных норм и

требований. Например, вы можете найти в OENORM B 4750 категории

грузовики, которые оказывают давление на полотно от 30 до 60 КН с

увеличенными значениями коэффициентов Ψ1 и Ψ2 на 0,1.

Значения GAMU заменяются на значения PS1S, которые были заданы

заранее и, которые необходимо проверить, при условии, если они небыли

заданы пользователем. При использовании команды ACT все последующие

загружения будут иметь те же параметры, что и у предыдущего, по умолчанию.

Команда PART определяет, какому из воздействий суперпозиции

принадлежит начальное (вводное) уравнение. Воздействия в уравнении

суперпозиции различаются по их зависимости от времени.

Постоянное воздействие

Собственный вес PART G

Предварительное

напряжение PART P

Переменное воздействия PART Q

Непреднамеренное

(случайное) воздействие PART A

Землетрясение PART E

Таким образом, команда PART позволяет правильно классифицировать

созданные пользователем случаи загружения, но в особых случаях, как

например PART G SUP ALEX (всегда особое загружение, это значит, что всегда

используется только одно нагружение). Исключающим элементом в

программном коде является команда SUP, которая и контролирует загружения,

54

которые являются частью целой группы загружений, используемых в

суперпозиции (всегда, условно, взаимоисключающие).

На примере PART P, вводное воздействие используется в качестве части

уравнения Pk суперпозиции для конечного и эксплуатационного предельного

состоянии конструкции (EC, DIN, DIN-FB, см. руководство MAXIMA, глава 2).

Команда PART зависит от типа заданных воздействий. Например, G

является значением по умолчанию для действия G, G1 и G2, PART P для

воздействий P и C, PART Q для воздействий Q и L, PART A для воздействий A,

а PART E для воздействия E.

Для команды PART необходимо иметь входные данные пользователя. В

противном случае все настройки останутся по умолчанию (PART Q).

Элемент кода SUP задается по умолчанию для множества случаев

загружения. По умолчанию будет взят из INI-файла и определится как тип

воздействия EXCL, если задать тип воздействия Q, то он станет COND, если

задать G, он станет PERM.

В модуле MAXIMA можно переписать тип воздействия для какого-либо

конкретного случая или ряда случаев работающих совместно (пример:

0.71LC_101(Ex)+0.5*LC_102(Еу)). В силу исторических причин существуют

специальные литералы для описания случаев загружения LC в модуле MAXIMA

в дополнение к литералам для команды SUP:

55

SOFILOAD

(ACT SUP) MAXIMA Примечание

PERM G

Постоянный подбор коэф-та

запаса прочности по сумме

нагружений

PERC PERC

Постоянный подбор -//-,

однако с изменчивыми

параметрами

COND Q Условно (только

неподходящий)

EXCL A* Взаимоисключающий

EXEX An0

Взаимоисключающий, но

условно включает категории

(в пределах

рассматриваемого

воздействия), в модуле

MAXIMA для записи LC

только один раз задается

альтернативный номер An0

UNSI W

Меняет знак на

противоположный

(например, при

землятрясении)

USEX X*

Меняет знак на

противоположный,

взаимоисключающий

ALEX AG1

Во всех случаях, но

исключительных (в пределах

рассматриваемого

воздействия)

F

Объединенные

дополнительные случаи

загружения

56

При использовании SUP PERM используется то же значение коэффицента

запаса, что и для всех загружений постоянного действия (например, при ACT

G). В этом случае сумма значений, для одного рассматриваемого случая

загружения, является решающим по вопросу применения коэффициента запаса,

будет ли он подходящим (GAMU) или неподходящим (GAMF). В отличие от

первого, если прописать команду SUP PERC, то коэффициенты запаса

рассматриваются в пределах допустимых нагрузок. Одно загружение

постоянного действия может получить GAMU, и другое GAMF (см. в

контексте).

Команда SUP EXEX исключает только те категории загружений,

направление действия которых направлены драг на друга (без исключения

других различных воздействий на сооружение). Так, например, в категориях

X_1 и X_2, воздействие X определяется с помощью команды SUP EXEX, затем

в X_1 или X_2 определяется наиболее неблагоприятный случай нагружения,

если он таковым является. В противоположность этому, для одновременного

учета неблагоприятных воздействий, полученных из X_1, и X_2, используется

команда SUP EXCL.

Команда SUP ALEX определяет постоянную альтернативную группу (в

модуле MAXIMA записывается как LC TYPE AG1). Постоянная альтернативная

группа формируется из загружений, относящихся к какому-то конкретному

случаю воздействия или из всех случаев загружений, которые относятся к

определенной категории воздействия. Случай загружения рассматривается как

часть общего воздействия (принцип суперпозиции), если она имеет

благоприятное воздействие. Виды нагрузок (случаи загружений) от различных

воздействий взаимно не исключают друг друга. Если использовать команду

SUP ALEX для некоторого случая загружения (load case), то этот случай будет

читаться программой как воздействие (action).

В модуле MAXIMA дополнительно можно задать условия для случая

загружения или категорию загружения, включающую в себя несколько

57

постоянных альтернативных групп. Ввод данных в модуле MAXIMA выглядит

следующим образом: LC ... TYPE AG1 (до AG99).

Общий механизм регулирования значений, установленных по умолчанию,

для типов воздействий работает по следующим правилам:

• При выборе модуля AQUA все значения в формате INI будут

доступны в разделе [action]. Если такой файл недоступен, по

умолчанию в программе доступны все значения из EC (Еврокод) и

обновленного DIN (с 2000 года). Для всех остальных случаев

существует два, заданные заранее, действий G и Q без каких-либо

коэффициентов.

• Во время программного анализа воздействия (action), его копия

создается в базе данных (копируются все значения и условия,

связанные с рассматриваемым воздействием), в которую потом

можно внести изменения при помощи TEDDY или SOFIPLUS.

• При создании нагружения, коэффициенты и значения копируются

из раздела «воздействия» (action) в раздел «случай загружения»

(load case). Однако коэффициенты и соответствующие значения

могут быть изменены для конкретного случая загружения.

• При решении специальных задач коэффициенты, соответствующие

определенному случаю загружения, можно изменить на некоторое

время, используя модуль AQB.

58

Смотри также: POSL LANE TRAI CALC COMB

3.17 LC – Приложение динамической (подвижной) нагрузки


NO Номер загружения - 1 TYPE Тип воздействия LIT - PSI0 Стандартные сочетания - * PSI1 Частые сочетания - * PSI2 Квази-постоянные сочетания - * PS1S Редкие сочетания - *

GAMU Неподходящий коэф-т запаса - * GAMF Подходящий коэф-т запаса - *

TITL Название загружения Lit24 -

Прикладываемая нагрузка представлена в виде подвижного состава,

который имеет свой индивидуальный номер. Место приложения нагрузки от

подвижного состава должно находится в пределах полосы движения.

Запись LC должна соответствовать определенному подвижному составу:

TRAI Задание подвижной нагрузки;

TRPL, TRBL Приложение подвижной нагрузки.

Комбинации значений могут быть взяты из выбранного воздействия

(команда TYPE) или по умолчанию по ЕС1 (Еврокод), часть 3, приложение C,

или можно задать самому. В результате анализа загружения, максимальное

значение нагрузки, рассматриваемое из всех возможных нагрузок, будет

сохранено. Это значение затем будут доступно в модуле MAXIMA.

Следует ожидать отклонения PSI-значений (давление) от ветра и

температуры, особенно для мостов или других внеклассовых сооружений, так

как все значения являются "особыми" (индивидуальными) и зависят от

индивидуальных или государственных норм и требований. Например, вы

можете найти в OENORM B 4750 категории грузовики, которые оказывают

59

давление на полотно от 30 до 60 КН с увеличенными значениями

коэффициентов Ψ1 и Ψ2 на 0,1.

Кроме того, DIN включает в себя различные комбинации приложения

нагрузки от тяжелого транспортного средства.

Смотри также: COPY TRPL TRBL LANE TREX

3.18 TRAI – Определение подвижной нагрузки (подвижного состава)


TYPE Тип подвижной нагрузки LIT CONS

P1 Класс подвижной нагрузки или ее значение КН, м *

P2 Значение нагрузки для второго подвижного состава КН, м * P3 -//- для третьего -//- КН, м * P4 -//- для четвертого -//- КН, м * P5 Нагрузка на дополнительные участки полосы КН/м2 * P6 Нагрузка от ветра КН/м2 * P7 Высота зоны, на которую воздействует ветер [m]1001 * P8 Значение тормозного усилия * *

P9 Расположение центра тяжести для приложения

центробежной силы [m]1001 *

PFAC Коэф-т вертикального загружения от всего состава

(например, классификация загружения UIC) - 1,0

WIDT Ширина подвижного состава [m]1001 *

PHI Влияние коэффициента изгиба - *

PHI2 Влияние коэффициента «положительного» изгиба - * PHIS Влияние коэффициента сдвига - * PHI4 Влияние коэффициента «положительного» сдвига - *

V Скорость движения [км/ч]1203 *

FUGA Коэффициент массы всего состава для оценки

(задания) центробежной силы 1,0

60


XCON

Минимальное расстояние обеспечивающее

многократное воздействие от подвижного состава

(расстояние м/у автомобилями, вагонами и т.д.)

[m]1001 0

YEX Значение эксцентриситета для специальных составов [m]1001 0,0

DIR

Направление состава

B = в оба направления

R = только вправо (положительное)

L = только влево (отрицательное)

N = без движения, стоит на месте

LIT B

DIRT

Поперечное направление состава

B = в оба направления

R = только вправо (положительное)

L = только влево (отрицательное

N = запретить перемещение поперек

LIT B

Динамические параметры состава:

FRB Частота колебаний пружины (амортизатор) Cb 1/сек. DAB Гашение колебаний для устойчивости - 0,0 BOGI Значение нагрузки от тележки - / КН 0,0 FRBO Частота колебаний пружины в тележке Cbo 1/сек. 0,0 DABO Гашение колебаний для устойчивости тележки - 0,0 WHEE Значение нагрузки приходящееся на колесо - / КН 0,0 FRWH Частота колебаний в колесе Cwh 1/сек 0,0 DAWH Гашение колебаний для устойчивости колеса - 0,0

Описание всех существующих подвижных нагрузок представлено ниже.

Если известно значение расстояния между элементами состава (XCON), то

нагрузка от рассматриваемого состава будет прикладываться не один раз,

учитывая минимальное расстояние между последней ординатой места

приложения нагрузки и условной точкой, через которую, следуя друг за другом,

проходят составы.

61

В целом, как при изменении, так и при постоянной ширине полосы

движения рассматривается загружение общей площади Р5 (см. таблицу выше).

Общая площадь загружения рассматривается без динамических коэффициентов

и без возникающих центробежных сил.

Ветровая нагрузка обычно равна P6 и действует по горизонтали на полосы

движения с высотой Р7. При отсутствии транспорта на полосе движения,

нагрузка от ветра, действующая на само сооружение, будет не максимальная.

Знак ветровой нагрузки положительный, если она действует с правой стороны

по направлению движения, но команда DIRT позволяет определить более

точное направление. ELLA имеет возможность, используя команду POSL в

OPT, выбрать и применить наиболее неблагоприятное направление ветровой

нагрузки, если команда DIRT это позволит. Обе команды объединены

логическим оператором "and".

Подвижная нагрузка имеет то направление, которое важно не только для

самого составов, но и для направления действия тормозного усилия. Если DIR

N не задан, то не будет никакого динамического воздействия, состоящего из

тормозного усилия, скорости ветра и других нагрузок.

Значение P8 интерпретируется по-разному для каждого типа загружения.

Знак направления действия тормозного усилия будет взят, согласно

направлению движения транспорта. Изменение знака (DIR B) возможно только

в ELLA. C помощью литералов L и R тормозное усилие будет действовать в том

же направлении, в котором движется транспорт.

Для анализа многокомпонентных динамических систем, используя

команду TREX, создаются различные скопления из балок, пружин и

амортизаторов. Массу тележки и колеса можно задать либо как положительно

направленную нагрузку, либо как отрицательную часть общей массы системы.

Для дополнительной информации см. команду TREX.

62

Таблица стандартных подвижных составов:

USER постоянная зона загружения Р5 / пользовательское задание подвижной

нагрузки;

LM1 двухосная модель нагружения 1 по EC1, часть 3;

LM2 одноосная модель нагружения 2 по EC1, часть 3;

LM3 особая модель нагружения 3 по EC1, часть 3;

SV,SOV спецтехника по BS EN1991-2;

LM4 модель пешеходной нагрузки 4 по EC1, часть 3;

FLM1 нагрузка, вызывающая усталость материала, модель 1 по EC1, часть 3;




SLW нагрузка от тяжелой тележки согласно DIN / OENORM / IAP

LKW стандартный самосвал (по нормам страны)

LKWD немецкий самосвал (в Австрии)

LKWA австрийский самосвал

NBR бразильская подвижная нагрузка NBR 7188 / NB6 как в SLW / LKW

H нагрузка на покрытие шоссе (высокоскоростной дороги) по AASHTO resp. BS

5400;

HS нагрузка на покрытие шоссе (высокоскоростной дороги) по AASHTO resp.

BS 5400;

HT шоссейный самосвал H(M) по AASHTO;

HST шоссейный самосвал HS(MS) по AASHTO;

CAN нагрузка на покрытие шоссе по Канадским стандартам CSA;

ONT нагрузка на покрытие шоссе по Канадским стандартам CSA (Онтарио);

HA по BS 5400;

HB по BS 5400;

IRC класс нагрузки AA, A, B в Приложении 1 Индийского Дорожного Конгресса

6-200;

63

JRA подвижной состав T и L Японской Дорожной Ассоциации;

BRO1 3-хосная нагрузка типа 1 Шведского стандарта (BRO);

BRO2 одноосная нагрузка типа 2/3/4 Шведского стандарта (BRO);

BRO3 2 х 3-хосная нагрузка типа 5 Шведского стандарта (BRO);

BROF усталостная нагрузка от подвижного состава Шведского стандарта

(BRO);

AS_A одно колесо/мост по Австралийским нормам AS 5100;

AS_M подвижная нагрузка M 1600 по AS 5100;

AS_S подвижная нагрузка S 1600 по AS 5100;

HLP тяжелый груз на платформе по AS 5100.7;

UIC нагружение согласно UIC 71 resp. RU стандарта BS 5400;

SW тяжелый подвижной состав по SW/0 DS 804 / EC;

SW/2 тяжелый подвижной состав по SW/2 DS 804 / EC;

RFAT усталостная железнодорожная нагрузка по EC и другим стандартам;

HSLM железнодорожная нагрузка по EC1, приложение 2

RL железнодорожная нагрузка BS 5400;

ASRT железнодорожная нагрузка BS 5100.

Все подвижные нагрузки могут быть увеличены (расширены) с помощью

команд TRPL и TRBL. Это будет справедливо, особенно для CONS и LM3

моделей нагружения. Пользователь должен позаботиться о:

• По умолчанию, динамическая нагрузка Р5 должна быть вычтены в

местах, где нагрузка уже задана.

• Расстояние от места последнего загрузжения стандартным составом

может быть не таким, как ожидается, из-за автоматически

генерируемой нагрузки данного типа. Необходимо проверять этот

параметр.

Еврокод позволяет перемещать нагрузки поперек дороги (с некоторыми

ограничениями), поэтому при работе в модуле ELLA каждый случай загружения

имеет свой собственный диапазон возможных эксцентриситетов.

64

3.18.1 Динамическое воздействие

Значение четырех динамических факторов (коэффициентов)

определяются в зависимости от благоприятного или неблагоприятного действия

нагрузки, а также от влияния изгибающих или сдвиговых усилий. Значения

зависят от динамических свойств конструкции, типа нагрузки и рабочей длины

конструкции. Все эти характеристики задаются для каждого отдельного

элемента конструкции, а результат выводится с помощью команды CALC. Если

же не задавать эти характеристики, то будут использоваться те значения,

которые определились из геометрии полосы движения, однако сам пользователь

может задать точное значение для каждого из этих четырех значений. Каждой

из команд: PHI STEE, CONC, PRCO и COMP, соответствует определенная

формула для определения динамической характеристики. При вводе одной из

этих команд в программный код вы выбираете соответствующую ей формулу

расчета.

• DIN: динамическая характеристика по DIN 1072 (по умолчанию по

SLW и LKW). PHI = 1,4 – 0,008 • LPHI;

• UIC: динамическая характеристика по EN 1992 / DS 804 в течении

длительного содержания. PHI = 0,82 + 1,44 / (√𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 – 0,2) ≤ 1,67;

• UICB: динамическая характеристика по EN 1992 / DS 804 со

стандартным содержанием. PHI = 0,73 + 2,16 / (√𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 – 0,2) ≤ 2,00;

• BS: динамическая характеристика по BS 5400.

PHIB = 0,73 + 2,16 / (√𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 – 0,2) ≤ 2,00;

PHIS = 0,82 + 1,44 / (√𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 – 0,2) ≤ 1,67;

• NA: динамическая характеристика по TMH7. PHI = 0,05 • (100 +

+ LPHI) / (10 + LPHI);

• SW/0: динамическая характеристика по DS 804, значение

варьируется от 1,48 до 1,08;

65

• SW/2: динамическая характеристика по DS 804, значение

варьируется от 1,18 до 1,03;

• AASH: динамическая характеристика по AASHTO, значение

варьируется от 1,00 до 1,30, PHI = 1,00 + 15,24 / (LPHI + 38);

• CAN: динамическая характеристика по CAN/CSA, значение

варьируется от 1,25 до 1,40, в зависимости от длины одно-, двух- и

трехосной тележки. (Зависимость недоступна для истинного

(реального) количества осей в тележке);

• IRC: динамическая характеристика по JRA, делится на T –

загружение и L – загружение, где имеются отклонения для типовых

конструкций бетонных и стальных мостов,

PHI = 1,00 + 20 / (50 + LPHI) (T);

PHI = 1,00 + 10 / (25 + LPHI) (L);

• AS: динамическая характеристика по AS 5100 определяется как

(1+α). Для дорог фиксированные значения приведены в таблице

6.7.2, однако для М1600 требуются большие поправки, если только

имеется устройство контроля над одиночной трехосной тележкой.

Также есть стационарный тип нагрузки S1600 без динамических

поправок. В некоторых случаях требуется вмешательство

пользователя для задания конкретного значения.

AS_A: PHIB = 1,00 + 0,40;

AS_M: PHIB = 1,00 + 0,30(1,00 + 0,35).

Железнодорожная нагрузка может прикладываться как на

балластные пути, так и на без балластные (команда LANE) с учетом

исходной длины:

PHIB = 1,00 + 2,16 / (√𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 – 0,20) – 0,27, (l > 3,60);

PHIB = 1,00 + 2,16 / (√𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 – 0,20) – 0,17, (l > 2,00).

66

LPHI должны быть заданы по оси через LANE. Однако ELLA может

также использовать расстояние между нулевыми значениями линии влияния как

хороший подход для определения расчетной длины. Если вводить параметры

LPHI, то динамический коэффициент (динамическая характеристика) будет

равна 0,0 при минимальной длине и ширине полосы движения.

Динамические коэффициенты, согласно приложению E в DIN FB 101,

зависят от частоты колебаний конструкции, значение которой необходимо

определить и использовать в процессе моделирования.

3.18.2 Центробежные силы

Большую часть нагружения составляют вертикальные нагрузки. При

движении по кривой с определенной скоростью возникают центробежные

усилия в элементах подвижной системы.

Эти усилия рассчитываются по законам физики:

𝐿𝐿𝑓𝑓 = 𝐿𝐿𝑣𝑣 ∙𝑣𝑣2

𝑅𝑅 ∙ 𝑔𝑔; 𝑔𝑔 = 9,80665

мс2

.

Иногда используется эквивалентная ей формула в программном коде, где

скорость в [км/ч] с коэффициентом V2/(127R).

Значения возникших усилий в EC (Еврокод) и BRO можно изменить

следующим образом:

Согласно EC 1-3 4.3 (независимые от V)

𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡 = 0,20 ∙ 𝑄𝑄𝑣𝑣 (𝑟𝑟 < 200 м)

𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡 = 40 ∙ 𝑄𝑄𝑣𝑣/𝑅𝑅 (200 м ≤ 𝑟𝑟 ≤ 1500 м)

𝑄𝑄𝑡𝑡𝑡𝑡 = 0 (𝑟𝑟 > 1500 м)

Значения возникших усилий для железнодорожных нагрузок UIC можно

изменить следующим образом:

UIC: снижение по DS 804 / BS 5400 / EC 1-3 6.5 при V > 120 км/ч и L > 2,88

67

𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 = 1,00 − 𝑣𝑣 − 120

1000∙ �

814𝑣𝑣

+ 1,75� ∙ �1 − �2,88𝐿𝐿�.

При использовании команды FUGA вы можете задать дополнительный

коэффициент. Все значения отрицательно направленных усилий будут

получены по законам физики для всех тип подвижных составов.

В тех случаях, когда постоянная горизонтальная центробежная сила или

случай бокового удара рассматривались (задавались) с помощью PW/HW,

теперь эти случаи загружения можно задавать с помощью TRPL/TRBL.

3.18.3 Параметры подвижных составов по Еврокоду

Положение нагрузки по Еврокоду в пределах полосы движения является

свободным. Не должна применяться синхронизация (связь) со второй полосой

движения. Минимальное расстояние (0,5 м) между смежными нагрузками не

проверяется ELLA, но является достаточным почти для всех случаев при

условии, если ширина полосы движения составляет не менее 2,5 м.

68

Первая модель загружения:

Рисунок 19 – Первая модель загружения

Есть одна двойная ось с шагом 1,2 м. Для разных категорий проезжих

частей рекомендуется использовать три, различных друг от друга, вида

подвижных составов с индивидуальными коэффициентами приведения αq. Эти

коэффициенты указаны в приложениях государственных норм и определяются в

формате INI−файл. (например, в DIN Fachbericht значение αq = 0,8, в SIA αq =

0,9). Другие значения зависят от значения самой нагрузки, и могут быть легко

определены если это необходимо.

P1 = Класс 300 200 100

P2 = Нагрузка на ось, [КН] 300 200 100

P3 = Нагрузка на вторую ось, [КН] 0 0 0

P4 = Полоса движения, [КН/м2] 9,00 2,50 2,50

P5 = Остаточная площадь полосы, [КН/м2] 2,50 2,50 2,50

69

P8 = Нагрузка от торможения, [КН] * 0,00 0,00

Согласно DIN Fachbericht есть только две системы «тандем» (системы

загружения). Если не использовать отдельные полосы по каким-либо причинам,

то в зависимости от ширины полос и, при условии задания значения нагрузки

Р3 система автоматически создаст второй «тандем» и разместит его на правую и

левую сторону дороги. Эта функция доступна только для явных значений

нагрузок или для оценки линий влияния простых стержневых конструкций.

Тормозное усилие рассчитывается по всей длине полосы движения и

рассматривается как равномерно распределенная нагрузка вдоль полосы:

𝑄𝑄𝑙𝑙𝑡𝑡 = 1,20 ∙ 𝐿𝐿2 + 0,10 ∙ 𝐿𝐿4 ∙ 𝑊𝑊𝐿𝐿𝑊𝑊 ∙ 𝐿𝐿; 180 ∙ 𝛼𝛼𝑄𝑄1 ≤ 𝑄𝑄𝑙𝑙𝑡𝑡 ≤ 900 КН

Верхний предел определяется запросу команды STANAG, он может быть

пересмотрен согласно приложению в государственном стандарте или другим

источникам. Можно определить это предел, в формате INI−файла, согласно

глобальной переменной из EN1991−2_QLMAX.

Вторая модель загружений:

Эта модель нагружения представляет собой одноосную тележку взятой из

первой модели, но с динамическим параметром (коэффициентом). В этой

модели воздействие от колеса рассматривается отдельно. Эта модель

загружения только для локальных элементов (local elements), в отборе которых

модуль ELLA не участвует. Такая модель применяется при анализе случайного

загружения полосы движения транспортным средством.

70

Рисунок 20 – Вторая модель загружения

P1 = Базовое значение 400 300 200 100 P2 = Нагрузка на ось, [КН] 320 240 160 80 P3 = Угол поворота [°] 0 0 0 0

P5 = Остаточная площадь

полосы, [КН/м2] 0,0 0,0 0,0 0,0

P8 = Тормозное усилие, [КН] 0,0 0,0 0,0 0,0

71

Третья модель загружения:

Рисунок 21 – Третья модель загружения

Эта модель загружения для особых случаев. Необходимо разделить

полосу движения на узкий участок (2 оси) и более широкий, где Р2=240 (3 оси).

Для размещения транспортного средства во второй полосе (для создания второй

полосы), нам необходимо для второй полосы применить модель LM1, где

значение V подвижного состава равно 0. Переход к модели LM1 должен быть

синхронизирован.

Значения парметров от P1 до Р3 определяются следующим образом,

таблица А1:

72

Рисунок 22 – Третья модель загружения

Скорость подвижного состава является очень важным параметром. Он

контролирует не только переднюю и заднюю часть состава, но и определяет

насколько медленно (с V = 5 км/ч) или быстро движется весь подвижной состав

(V = 70 км/ч – обычная скорость). Анализ скорости движения позволяет принять

решение о вводе динамического коэффициента, а также определить место

приложения нагрузки от трехосной тележки. При положительном значении

анализа скорости нагрузка будет размещена справа, рисунок 22. При V=0 будет

создано пустое пространство на месте второй полосы.

На расстоянии 25 м, спереди и сзади от транспортного средства, не будет

размещено никаких нагрузок, но затем можно задействовать подвижной состав

модели LM1 с повторяющимся значениями нагрузки (Ψ1). Можно задать номер

загружения, который соответствует модели LM1 и, у которого нагрузка

соответствует случаю Р4. Значение коэффициента Ψ1 для UDL (равномерно

распределенная нагрузка) и TS различно, для UDL применяется коэффициент

Ψ2, а для TS применяется значение Ψ1, если эти значения не заданы, то они

будут приняты по умолчанию, согласно EN.

Расположение нагрузки, спереди или сзади относительно транспортного

средства, зависит от знака P4. При положительном значении будет выбран

74

вариант «перед транспортным средством», при отрицательном значении будет

выбран вариант «позади транспортного средства». Программа не позволяет

автоматически выбрать один из двух, предлагаемых вариантов.

Третья модель загружения (NA BS):

NA в BS EN 1991-2:2003 содержит различные типы данной модели

загружения. Расстояние между остальными элементами состава нагружения,

распределенными по полосе движения, была снижена с до 2,5 вместо 5,0 м.

Поскольку каждая ось имеет различный динамический коэффициент усиления,

эти изменения будут применены напрямую если значение скорости V

превышает 5 км/ч.

Подвижные составы, согласно Special Types General Order (STGO), будут

выбраны как TYPE SV, где P1 определяет класс (80, 100 или 196), а P2 и P3 не

используются. Все остальные примечания, особенно по Р4 остаются в силе.

Рисунок 23 – Параметры подвижного состава

Подвижные составы будут выбираться по конкретным правилам (Special

Order (SO)) по команде TYPE SOV.

75

Рисунок 24 – Расстояние м/у элементами состава и значение прикладываемой

нагрузки

Р1 = Класс 250 350 450 600

Р2 = сочетание различных тягачей на дорогах с уклоном более, чем 1:25

= количество прицепов на тягачах * 10 + количество тягачей

Р3 = явные фиксированные расстояние между прицепами (по умолчанию

переменное).

Четвертая модель загружения:

Это модель пешеходной нагрузки с базовой площадью загружения и

максимальным значением 5,0 КН/м2. При линии загружения более 10 м,

величина нагрузки будет уменьшаться согласно формуле:

𝑞𝑞𝑓𝑓𝑡𝑡 = 2,00 +120𝐿𝐿 + 30

> 2,50КНм2

.

Далее показаны стандартные параметры транспортного средства согласно

Еврокоду (EC).

76

Рисунок 25 – Параметры транспортного средства по EC

P1 = Нагрузка на ось QSV1, 80 КН

P2 = Нагрузка на ось QSV2, 40 КН

P3 = Расстояние между осями, 3,00 м.

Для применения этой модели загружения необходимо указать группу

нагрузки (load group): GR3 или GR4 для площади загружения, а GR0 для

параметров транспортного средства.

Модель загружения FLM1:

Эта модель идентична модели LM1, но нагрузка на ось будет уменьшена

на 0,7, а распределенная нагрузка на 0,3.


Эта модель выбирается при определенном значении Р1, при следующих

типах транспортных средств, которые представлены на рисунке 26, и при

следующих значениях нагрузки на ось:

77

P1 = 1 90 / 190 КН;

P1 = 2 80 / 140 / 140 КН;

P1 = 3 90 / 180 / 120 / 120 / 120 КН;

P1 = 4 90 / 190 / 140 / 140 КН;

P1 = 5 90 / 180 / 120 / 110 / 110 КН.

Рисунок 26 – Типы и параметры подвижных составов для модели FLM2

78


Рисунок 27 – Параметры транспортного средства по EC, модель FLM3

Этот, рисунок 27, полностью загруженный грузовик со спаренными

колесами на двух осях Р2, расположенные на расстоянии 6,0 м друг от друга,

предназначен для анализа и расчета конструкции на усталость.

P2 = нагрузка на ось, [КН], 120 КН

P5 = подвижная нагрузка по умолчанию, [КН/м2], 0,00


Эта модель выбирается по параметру Р1 (аналогично модели FLM2).

Соответствующие этой модели большегрузные автомобили и передаваемая ими

нагрузка на ось представлена на рисунке 28.

P1 = 1 70 / 130 КН;

P1 = 2 70 / 120 / 120 КН;

P1 = 3 70 / 150 / 90 / 90 / 90 КН;

P1 = 4 70 / 140 / 90 / 90 КН;

P1 = 5 70 / 130 / 90 / 80 / 80 КН.

79

Рисунок 28 - Типы и параметры подвижных составов для модели FLM4

3.18.4 Подвижные составы SLW и LKW

Подвижной состав SLW:

80

Подвижной состав LKW:

Это стандартные подвижные составы используются, которые

используются при расчете в нескольких странах Европы (по DIN 1072,

OENORM B 4002, Spanische IAP и Brasilian NBR). Другие варианты подвижных

составов выбираются согласно государственным стандартам. Ширина

приложения подвижной нагрузки составляет 3,0 м, по OENORM она составляет

2,5 м, а для Spanish IAP, при минимальной расстояние до среднего прицепа,

предполагает ширину равную 4,0 м. Остальные участки проезжей части

загружаются нагрузкой Р5. Для простых полос может быть установлено второе

значение нагрузки Р2, второе загружение того же класса размещается рядом с

первым. Оно размещается справа от первого загружения если имеет

положительное значение или слева, если имеет отрицательное значение. Вторая

полоса движения имеет такую же ширину, что и первая, но она может

применяться без каких-либо динамических коэффициентов, с помощью

команды DIR N как раз это и реализовывается.

На оставшуюся часть первой полосы движения прикладывается нагрузка

Р3, а второй полосы нагрузка Р4. Но модуль ELLA уже не в состоянии

правильно анализировать значение Р4≠Р5, поэтом рекомендуется задавать для

каждой из полос индивидуальную подвижную нагрузку.

81

Все нагрузки разделяются на участки справа и слева от оси дороги.

Процесс деления может проходить автоматически.

Рисунок 29 – Таблица значений нагрузки, прикладываемая на характерные

участки полосы движения

В испанских нормах IAP (Instrucción sobre las acciones a considerar en al

proyecto de puentes de carretera, Ministerio de fomento, 2000) имеется постоянное

значение нагрузки 4,0 КН/м2 действующая на все полотно моста, и без каких-

либо вычетов согласно SLW, рисунок 29. При расчете моста на «усталость» со

значением SLW равным 390 КН и динамическим коэффициентом 1,2, значение

P2 можно принять равным 468 КН, Р2 = 468 КН.

Нагрузка от ветра: P6 = 1,25 КН/м2;

P7 = 3,50 м.

82

Нагрузка от торможения: P8 = 1,00 (коэффициент горизонтального

усилия).

В DIN 1072 прописаны максимальное значение тормозного усилия равное

900 КН и минимальное, которое составляет 30% от значения нагрузки тяжелого

подвижного состава при его движении по основной и второстепенной полосе

или 25% от общей суммы нагрузок на основной полосе. Не всегда можно

задействовать несколько видов нагрузок в одном конкретном случае загружения

(load case), например, нагрузку от торможения, и нагрузки других классов. В

нормах IAP минимальное значение нагрузки равно 140 КН, а максимальное не

более 720 КН.

3.18.5 Подвижные составы BS 5400, AASHTO и TMH7

Рисунок 30 – Подвижные составы для H, HS, HA, NA

Нагрузки H, HS и HA, NA описывают равномерную нагрузку и

дополнительно сконцентрированную одиночную или сдвоенную на расстоянии,

соответствующее нагрузки Р4.

Значение Р1 соответствует H и HS типу подвижного состава согласно

AASHTO. Ширина состава 3,048 м. Возможны следующие значения нагрузки,

рисунок 31.

83

Рисунок 31 – Значения нагрузки, соответствующие определенному типу

подвижного состава

Нагрузка от ветра: P6 = 1.46 КН/м;

P7 = 1,829 м.

Нагрузка от торможения: P8 = 0,05 (коэффициент сцепления

(шероховатости)).

Нагрузка HA (Государственный стандарт BD 37) представляет собой

равномерную нагрузку Р3·pu, с величиной pu зависящей от продолжительности

действия нагрузки, либо от концентрирования нагрузки на определенном месте

конструкции (KEL), где Р1=120 КН или спаренная нагрузка со значением

Р1=148 КН (на расстоянии от нагрузки Р2 равное 1,2 м, значение 1,2 м введено

по умолчанию). Значение Р4 определяется из длины загружения L. Если Р4 не

учитывается, L будет приниматься равным сумме расстояний от нулевого

значения линии влияния. Если Р4 отрицательное, то значения будут браться из

старых норм BS 5400. Для создания спаренного нагружения равномерно

распределенной нагрузки необходимо произвести оценку значения нагрузки,

исходя из формулы: pu = 36 • L-0,1, (при L ≥ 50 м и для спаренного нагружения).

Не исключено, что загружение коротких участков дороги может привести

к более высоким напряжениям в конструкции. Это в модуле ELLA по

умолчанию не анализируется. Поэтому для правильной оценки необходимо

рассматривать эти два случая нагружения отдельно друг от друга.

Значение pu рассчитывается исходя из общей длины загружения L:

L ≤ 50 м; 𝑝𝑝𝑝𝑝 = 336 ∙ 𝐿𝐿−0,67

84

L ≥ 50 (и для спаренного нагружения); 𝑝𝑝𝑝𝑝 = 36 ∙ 𝐿𝐿−0,10

В Гонконге (BS + Код страны 852) формулы несколько отличаются:

L ≤ 70 м; 𝑝𝑝𝑝𝑝 = 400 ∙ 𝐿𝐿−0,67

L ≥ 70; 𝑝𝑝𝑝𝑝 = 44 ∙ 𝐿𝐿−0,15 < 14,85 КН/м

Могут быть выбраны старые значения из BS, при условии, если значение

Р4 будет отрицательное и будет определятся как:

𝑝𝑝𝑝𝑝 = 151 ∙ 𝐿𝐿−0,475; 9 ≤ 𝑝𝑝𝑝𝑝 ≤ 30

Нагрузка от ветра: P6 = 1,25 КН/м2

P7 = 2,50 м

Тормозное усилие рассчитывается в соответствии с загруженной длинной

дороги:

P8 = 200 КН + 8,00•L ≤ 700 КН

Загрузка NA (Нормы по проектированию мостов TMH7, ЮАР 1981)

представлена в виде равномерно распределенной нагрузки Р3·pu, с величиной

зависящей от продолжительности действия нагрузки и от концентрирования

нагрузки на определенном месте конструкции со значением Р1=144/√𝑛𝑛 КН

(KEL). Значение Р4 определяет значение линии загружения L. Если Р4 не дано,

L будет приниматься равным сумме расстояний от нулевого значения линии

влияния. Нагрузка Р2 может быть использована с HA для создания спаренной

нагрузки.

Значение pu рассчитывается исходя из общей длины линии загружения L:

L ≤ 50 м; 𝑝𝑝𝑝𝑝 = 36

L ≥ 50; 𝑝𝑝𝑝𝑝 = 6 + 180/𝐿𝐿−0,05

Ветровая нагрузка: P6 = 1,25 КН/м2

P7 = 2,50 м

85

Тормозное усилие рассчитывается в соответствии с загруженной длинной

дороги:

P8 = 100 КН + 3,00•L ≤ 400 КН

3.18.6 Тяжелый подвижной состав по BS 5400 и TMH7

Рисунок 32 – Подвижной состав HB и NB

В состав нагружения НВ и NB входит тяжелый транспорт и его движение

по полосе. Возможное значение Р1 варьируется от 24 до 45 «единиц», каждый

случай нагружения оси соответствует 10 «единицам». Значение последнего

загружения Р3 варьируется в зависимости от длины приложения нагрузки Р4 в

соответствии с нагрузкой HA.

Значение x может иметь значение 6, 11, 16, 21 или 26 м.

P1 = 30 (нагрузка на ось по умолчанию).

Подвижной состав BS 5400 задает различия между четырьмя позициями

HB нагрузками, которые влияют на величину нагрузки действующей на полосу

движения. Они контролируются значениями коэффициента Р3 и

эксцентриситета Р2:

86

P3 = 1,000; P2 = 0,0 HA-UDL простая сосредоточенная;

P3 = 2,000; P2 = 0,0 HA-UDL двойная сосредоточенная;

P3 = 1,333; P2 = +a/4 HA-UDL полностью правой полосы, 1/3 левой

полосы, a = начальная ширина полосы движения;

P3 = 1,333; P2 = -a/4 HA-UDL полностью левая полоса, 1/3 правой

полосы, a = начальная ширина полосы движения;

UDL – равномерно распределенная нагрузка.

В государственном стандарте BD37/88 прописаны и другие коэффициенты

(таблица 14). По умолчанию значение для P3 будет выбрано, исходя из

номинальной ширины bL, равная 3,048 м, и первой полосы движения. В состав

TMH7 входят NB транспортные средства, которые не сочетаются с другими

динамическими нагрузками. Значения от Р2 до Р4 будут проигнорированы.

Расстояние между осями составляет 2,0 м вместо 1,8 м.

Базовое нагружение на площадь:

P5 = 0,00 КН/м2

Ветровая нагрузка:

P6 = 1,25 КН/м2; P7 = 2,50 м

Тормозное усилие, в %, от общей нагрузки между первой и второй осью:

P8 = 0,25 (HB)

P8 = 0,20 (NB)

TMH7 также включает в себя NK загружение. Как различные ширины,

длины и расстояния заданы двумя блоками, так и эта нагрузка должна быть

задана отдельным блоком нагрузок при помощи команды TRBL.

ВНИМАНИЕ:

Основная площадь под нагрузку Р5 не вычитается в случае HA и HB

нагружения. Она всегда действует на полную ширину дороги.

87

3.18.7 Одиночная нагрузка (одиночный грузовик) по нормам AASHTO

Рисунок 33 – Подвижной состав HT (двухосный грузовик, 2002)

Рисунок 34 – Подвижной состав HST (трехосный грузовик, 2002/2005)

Подвижная нагрузка имеет ширину 3,048 м, значение x может

варьироваться от 4,267 м до 9,144 м.

Значения P2 и P3 представлены в таблице ниже.

88

Базовая площадь загружения: P5 = 0,00 КН/м2


P7 = 1,829 м

Усилие от торможения: P8 = 0,05 (коэффициент сцепления

(шероховатости))

Подвижная нагрузка Р3 была разработана в 2002 году в качестве

альтернативного вида нагружения. Модель нагружения HL 98 разработана в

2005 году, но она используется и по сей день.

3.18.8 Подвижные составы по нормам CAN/CSA

В канадских стандартах грузовые машины представлены в нескольких

вариантах. По умолчанию программа использует подвижной состав типа CAN,

глава 14.9, а типа ONT используются для изменения подвижных составов,

используемых в Онтарио, согласно приложению А14.4.

89

Рисунок 35 – Схема нагружения по CAN/CSA

Значение Р1 определяет уровень подвижного состава (СL1, СL2, CL3) или

совместно с MV состояние транспортного средства, в соответствии с пунктом

3.8.11.

Значение Р2 определяет класс подвижного состава (значение по

умолчанию 625).

Если Р3 имеет значение 9,0, 8,0 или 7,0 для класса A, B, C или D, то на

постоянную полосу загружения будет прикладываться меньшая нагрузка от

подвижного состава, без каких-либо динамических коэффициентов. Для этого

случая загружения нагрузка от торможения Р8 = min(700,180+0,1•L). Так Р8

должно стать равно нулю для второй полосы движения.

Высота зоны ветрового воздействия Р7 составляет 3,0 м, центробежная

сила действует на высоту 2 м над полосой, P9 = 2,0 м.

90

3.18.9 Подвижные составы IRC 6-200

Согласно положениям Департамента Индийских Дорог (Indian Roads

Congress) есть подвижные составы, которые постоянно оказывают воздействие

на дорогу. Такой тип подвижного состава относится к IRC, подтип нагрузки

задается через Р1. Совместно с этим типом состава не рассматривается никакая

другая подвижная нагрузка, действующая на мост (Р5=0,0). Количество полос

движения для загруения приведено ниже.

• IRC AA – тяжелая нагрузка для определенных площадок или дорог.

Это двухосная тележка с общим весом Р2 (40 т). Только

одна полоса загружена этим составом.

• IRC AAT – Нагрузка для определенных площадок или дорог.

Это гусеничный транспорт с общим весом Р2 (70 т).

Подразумевается движение в конвое с минимальным расстоянием

90 м. Только одна полоса загружена этим составом.

• IRC A – Нагрузка для всех стационарных мостов.

Это состав с двумя прицепами, повторяемые друг за другом через

каждые 18,5 м минимум. Нагрузка на ось Р2 (27 КН), Р3 (114 КН) и

P4 (68 КН).

• IRC B - Нагрузки для деревянных мостов и временных сооружений.

Это состав с двумя прицепами, повторяемые друг за другом через

каждые 18,5 м минимум. Нагрузка на ось Р2 (16 КН), Р3 (68 КН) и

P4 (41 КН).

• IRC nnR - Все номера относятся к гипотетическим транспортным

средствам, приложение 1. Параметр R для подбора колесного

состава, S для подбора количества транспортных средства (от 3 до

24) и Т для подбора гусеничного транспорта: 3, 5, 9, 12, 18, 24, 30,

40, 50, 60, 70

• IRC PD для нагружения тротуаров, этот тип выбирается просто.

Снижение нагрузки, согласно пункту 209.4, зависит от ширины и

91

длины тротуара и должно быть реализовано пользователем через

параметр Р5.

Для продольного воздействия нагрузки в пункте 208 предусматривается

поправочный коэффициент для нескольких полос. Этот коэффициент следует

учитывать при суперпозиции загружения.

Значение тормозного усилия Р8 определяется как часть для первого

подвижного состава (0,20 = 20,00 %), в то время как в других составах имеется

только половина этой величины. Значение Р8 = 0,05 должно применяться в

случае если рассматривается более двух полос движения.


P7 = 3,00 м

(воздействует на высоту 1,50 м при нагрузке 3 КН/м)

Высота центра тяжести P9 = 1,20 м.

3.18.10 Подвижные составы Японской Дорожной Ассоциации (Japan Road Association)

Доступны следующие подвижные составы:

JRAT A Много- одноосный класс A при L < 15 м;

JRAT B Много- одноосный класс B при L < 15 м,

P2 Значение нагрузки на ось (100 КН),

P4 Расчетные длина L (по умолчанию из полосы движения),

P5 Нагрузка для тротуаров (5 КН/м2);

JRAL A Площадь загружения класса A при L ≥ 15 м и D = 6 м;

JRAL B Площадь загружения класса B при L ≥ 15 м и D = 10 м;

JRAL AS Площадь загружения LA с увеличенным значением P1 для

создания сдвиговых усилий;

92

JRAL BS Площадь загружения LB с увеличенным значением P1 для

создания сдвиговых усилий,

P2 Значение нагрузки на полосу движения P2 (-1 переменная, КН/м2),

P3 Дополнительное значение P1 для нагрузки полосы (10/12 КН/м2),

P4 Значение расстояния D (м).

Значения нагрузки Р2 JRAL зависят от длины. Р2 определит базовые

значения коэффициентов в случае его отрицательного знака. Для нагрузок на

тротуары, согласно пункту 2.2.4, необходимо определяться с типом JRAL и

P3=0,0.

3.18.11 Подвижные составы AS 5100

Австралийские нормы, например, 5100, можно разделить на два основных

подвижных состава.

AS_A 160 одноосный, включая особый случай для

одиночного колеса W 80 для локального воздействия.

Рисунок 36 – План расположения и габариты 12-тиосного грузовика

AS_M Подвижная нагрузка M 1600;

AS_S Стационарная нагрузка S 1600;

93

P1 Суммарная нагрузка (1600);

P2 Нагрузка на группу осей (360/240);

P3 Равномерно распределенная нагрузка (6 / 24 КН/м);

P4 Постоянное расстояние (≥ 6,25 м);

P8 Тормозное усилие, пункт 6.8.2 (360/240);

0,45 для одной полосы (200 < FBS < 720)

0,15 для многополосной дороги.

Если загружено более чем одна полоса, то значение нагрузки на второй

полосе будет равно значению нагрузки на первой полосе умноженная на

коэффициент 0,8, а на всех последующих полосах умноженное на коэффициент

равный 0,4. Необходимо задействовать усталостную нагрузку, которая

составляет 70% от нагрузки A160 или М1600, без учета значения равномерно

распределенной нагрузки Р3.

Тяжелая грузовая нагрузка задается согласно нормам AS 5100.7. Это 16-

тиосная с нагрузкой в 200 КН на каждое колесо для типа HLP 320 и 250 КН для

типа HLP 400 (классификация нагрузок). Берется постоянное расстояние между

осями, которое составляет 1,8 м, или переменное расстояние, которое

варьируется от 6 до 15 м между двумя группами каждая из которых состоит из

8-ми осей.

HLP: P1 суммарная масса в тоннах (320/400)

P2 расстояние между группами осей (по умолчанию от 6 м до 15 м)

94

3.18.12 Подвижные составы Швеции (BRO 2004)

Рисунок 37 – Схема элемента подвижного состава BRO 2004

Шведский подвижной состав имеет особенные варианты расстояний

между точками приложения нагрузки, которые лучше всего позволяют

рассчитать линию влияния. Однако за короткой дистанцией в 1,5 м, между

элементами подвижного состава, будет закреплено минимальное значение, так

как вряд ли в случаях с такими короткими расстояниями следует ожидать

неблагоприятных значений на линии влияния.

Большинство составов имеют различные значения нагрузки для главных и

вторичных полос. Параметр Р1 используется для перечисления наиболее

важных полос, вторичных полос и т. д.

BRO1 Трехосный подвижной состав по шведскому стандарту BRO типа

1/4,

P1 Индекс полосы движения 1 2 3 4

P2 Нагрузка на ось, КН 250 170 0 325

P3 Линейная нагрузка, КН/м 12 9 6 0

P4 Постоянное расстояние (минимум 6,00 м)

P5 Нагрузка на площадь, КН/м2 4 3 2 0

95

BRO2 Одноосный подвижной состав по шведскому стандарту BRO типа

2/3,

P1 Индекс полосы движения 1 2 3

P2 Нагрузка на ось, КН 310 210 155

BRO5 2 х 3-хосный подвижной состав о шведскому стандарту BRO типа 5

P1 Индекс полосы движения 1 2 3

P2 Нагрузка на ось, КН 250 170 0

P3 Линейная нагрузка, КН/м 12 9 6

P4 Постоянное расстояние (минимум 6,00 м)

P5 Нагрузка на площадь, КН/м2 4 3 2

Второй состав располагается на расстоянии минимум 50 м, см. рисунок

выше.

Отдельные нагрузки на расстоянии минимум 10 м, см. рисунок выше.

96

BROF Усталостный расчет соответствующий определенной нагрузке по

шведскому стандарту BRO

3.18.13 Железнодорожная нагрузка

Нагрузка от подвижного состава на железной дороге передается на ось

полностью. Для распределения всей этой нагрузки необходимо больше данных

о параметрах железной дороги. Например, размеры балластного слоя,

расстояние между шпалами и ширина колеи. Ширина колеи зависит от

строительных норм и стандартов соответствующего государства. По умолчанию

устанавливаются следующие размеры колеи:

• 1520 мм (Российская колея) Россия, Украина, Финляндия

• 1668 мм (Иберийская колея) Испания, Португалия

• 1676 мм (Индийская колея) Индия, Пакистан, Аргентина, Чили

• 1435 мм (Стандартная колея) все остальные страны

97

Подвижной состав UIC = UIC 71 = RU (BS5400)

По умолчанию:

P1 = Расстояние между шпалами / длина блока

0 с четырех единичных нагрузок (по умолчанию)

>0 с единой распределенной нагрузкой

6,4 с упрощенным блоком нагрузки

P2 = Нагрузка на ось (250 КН)

P3 = Нагрузка на полосу (80 КН/м)

P4 = Поперечная ударная нагрузка (100 КН)

Тип UIC рассматривается для составов, движущихся по хорошо

уложенному покрытию. При отсутствия такого покрытия можно выбрать тип

UICB, где учитывается динамический коэффициент для удовлетворения

требований стандартов.

Нагрузки задаются с возможным смещением, на 1/18 от размеров колеи,

по нормам EC / DIN − Fachbericht, если не задано явного значения.

Расстояние между шпалами задается до 0,8 м. Каждая нагрузка,

действующая на шпалы, разбивается на 3 одиночные нагрузки равные 0,25 · PA,

0,50 · PA и 0,25 · PA на расстоянии Р1 друг от руга. Значение больше 0,8 будет

создавать постоянный блок нагрузки следующим образом:

98


P5 = 3,50 м

Тормозное усилие: P8 = 20 КН/м (постоянное значение)

(- 33,0 КН/м для начала)

Центр тяжести: P9 = 1,80 м

Аэродинамические нагрузки вследствие прохождения поездов и срыве

погрузки не определяются.

Подвижной состав SW Schwerlastzug

99

Подвижной состав SW/2 Schwerlastzug

По умолчанию: P1 = Блок нагрузки (две оси) 133 КН/м / 150 КН/м

P4 = Поперечная ударная нагрузка (100 КН)


P7 = 3,50 м

Тормозное усилие: P8 = 20 КН/м (постоянное значение)

35 КН/м (постоянное значение)

Примечание:

подвижные составы SW будут действовать также, если они будут оказывать

благоприятное воздействие.

Подвижной состав RFAT Real Load Trains по нормам EC / DIN −

Fachbericht


P1 = Класс подвижного состава

1 = Пассажирский поезд с двигателем на топливе (663 т)

2 = Пассажирский поезд с двигателем на топливе (530 т)

3 = Высокоскоростной поезд (940 т)

4 = Высокоскоростной поезд (510 т)

5 = Грузовой поезд с двигателем на топливе (2610 т)



100


9 = Пригородный поезд с несколькими вагонами (296 т)

10 = Метро (360 т)



IC = Немецкий междугородний (549 т)

ICE1 = Немецкий междугородний 1 (780 т)

ICE2 = Немецкий междугородний 2 (693,6 т)

ICE3 = Немецкий междугородний 3 (992,6 т)

ICT2 = Немецкий междугородний - T (2 х BR411 = 814 т)

ICT3 = Немецкий междугородний - T (2 х BR415 = 902 т)

THAL = Франция (878,4 т)

TGV = Франция TGV (1020 т)

VIRG = Британские, Вирджинские (748 т)

EURO = Европейские 373/1 (816 т)

TALG = Испанские TALGO AV 2 (680 т)

AVE = Испанские TALGO 350 (842, 9 т)

ETRY = Итальянские ETER-Y 500 (629,6 т)

P2 = Суммарная нагрузка, КН

P3 = Суммарная длина, м

P4 = Нагрузка эквивалентная блоку (две оси поезда) (КН/м)

Наиболее важными и информативными являются значения нагрузок Р2 и

Р3. Эти нагрузки от состава будут работать как постоянный блок нагрузки, но

если вы укажите Р4 = 0,0, то будут сгенерированы все частные случаи действия

этих нагрузок (вплоть до 96-ти, по количеству возможных осей). Скорость

поезда будет взята по умолчанию согласно требованиям EC.

101

Подвижной состав RL = Железнодорожная нагрузка BS 5400

По умолчанию: P1 = 200 КН

P2 = 50 КН/м

P3 = 25 КН/м


P7 = 3,70 м

Тормозное усилие: P8 = 8,00 КН/м (постоянная нагрузка)

102

Подвижной состав ASRT = Железнодорожная нагрузка 300LA в

составе AS 5100

Подвижной состав 300LA в составе AS 5100 состоит из локомотива и, как

многие транспортные средства по мере необходимости, имеет вариант по длине

12 м и 20 метров. К сожалению, даже с линией влияния вряд ли возможно

справиться с бесконечным числом переменных в задаче, таким образом

подвижной состав внутри себя всегда имеет конечное число транспортных

средств.


P1 = 300 КН (Нагрузка на ось)

P2 = 360 КН (Максимальная нагрузка на ось)

P3 = Номер элемента подвижного состава (12)

P4 = Зафиксированная длина элемента подвижного состава (-)

103

Тормозное усилие: P8 = 100,00 + 15 • (L - 15) КН (непрерывный путь)

Для более чем двух путей, нагрузка на третьем пути принимается равной

нагрузке на первом (втором) пути умноженной на коэффициент 0,85, на

четвертом пути умножается на 0,70, а все последующие на 0,60.

Для этого подвижного состава устанавливаются различные динамические

коэффициенты, которые зависят от типа крепления рельс. (Балластная или

прямая фиксация). Эти сведения с помощью LANE.

3.18.14 Военные подвижные составы NATO (Stanag 2021)

Подвижные составы MLC по нормам STANAG приведены в шестом

издании, в приложении А. Есть классы Р1= 4, 8, 12, 16, 20, 24, 30 до 150. Для

каждого класса прописаны соответствующие значения P2:

P2 = 1 Значения из колонки 4 (Одноосный)

P2 = 2 Значения из колонки 2 (Гусеничный транспорт)

P2 = 3 Значения из колонки 3 (Колесный транспорт)

104

Смотри также: TRAI TRBL LANE TREX

3.19 TRPL – Точка приложения нагрузки от подвижного состава


умолчанию P Значение вертикальной нагрузки [КН] 1190 0,0

PB Значение нагрузки от торможения [КН] 1190 0,0 PW Поперечная нагрузка (столкновение, ветер) [КН] 1190 0,0

PF Значение вертикальной нагрузки при действии

центробежной силы [КН] 1190 P

PFAC Коэффициент для подходящих элементов - 0,0 DIST Минимальная (MIN) / абсолютное (ABS) расстояние LIT ABS

A Расстояние до последнего элемента состава [m]1001 0,0

DPOS Минимальное расстояние до точки приложения

нагрузки [m]1001 0,0

DMIN Площадь влияния до … [m]1001 0,0 DMAX Площадь влияния после … [m]1001 0,0

Y Значение эксцентриситета относительно оси полосы

движения ( > 0 = справа) [m]1001 0,0

Y2 2-ое значение эксцентриситета относительно оси

полосы движения [m]1001 Y

HW Общая высота зоны ветрового воздействия [m]1001 0,0 ZW Высота действия горизонтального усилия [m]1001 HW/2 HF Высота действия нагрузок от масс [m]1001 0,0 PHI Специальные опции (смотри примечание) - 1

B Ширина колесной базы [m]1001 0,0 BW Ширина колесе в контактной зоне [m]1001 0,0 LW Длина контактной зоны колеса [m]1001 0,0

SNO Номер раздела Параметров Анимации (Animation

Parameters) для оценки динамики твердых тел: - -

FRB Частота колебаний пружинных элементов Cb 1/сек * DAB Модальное демпфирование для поддержки тела - * BOGI Нагрузка от тележки - / КН * FRBO Частота колебаний тележки Cbo 1/сек * DABO Модальное демпфирование для поддержки тележки - * WHEE Нагрузка от колеса - / КН * FRWH Частота колебаний колеса Cwh 1/сек * DAWH Модальное демпфирование для поддержки колеса - * CONT Контактный узел - -

105

Пользователь включает в свободно распределенную нагрузку

произвольное число нагружений, определенных друг относительно друга.

Первое нагружение определяет значение нагрузки, действующей на опорную

точку (х=0,0). Каждой последующее загружение прикладывается на

определенном расстоянии от предыдущего. Расстояние от точки загружения до

последней точки может быть либо постоянным, либо переменным с

минимальным значением. В последнем случае и дополнительные минимальные

расстояния до опорной точки нагрузки могут быть определены с помощью

команды DPOS. Оценка модулем ELLA двух дополнительных значений DMIN

и DMAX происходит только в особых случаях, которые описывают площадь

влияния перед и позади действия нагрузки.

Рисунок 38 – Распределение расстояний между точками приложения нагрузок

Нагружение имеет вертикальную составляющую Р, продольную

составляющую PB, действующих на верхнюю часть полосы движения и в

противоположные стороны поперек полосы. При росте действия центробежной

силы hs и постоянной горизонтальной силы zw создается крутящий момент.

Если нагрузка имеет ширину B, этот момент будет рассматриваться в виде пары

сил, действующих на поверхность полосы движения, крутящий момент вдоль

оси полосы будет создаваться иначе.

106

Рисунок 39 – Действие составляющих нагружения

При помощи специальной команды PHI контролируется несколько опций:

1 – применение динамического коэффициента;

3 – умножить вертикальную нагрузку на равномерно распределенную нагрузку

(UDL), прописывается в программном коде TEDDY (например, BS);

4 – умножить значение продольной нагрузки на значение из программного кода

(например. EN);

8 – раздельная нагрузка в поперечном направлении, если неблагоприятная;

16 – всегда неблагоприятное действие горизонтальной нагрузки;

32 – действие нагрузки всегда центрально ориентировано, YEX ориентация не

применяется.

Нагружение может быть также задано в качестве дополнительного

совместно со стандартными типами подвижных составов. Если другие,

создаваемые подвижные составы должны быть отброшены, первый параметр

LZPL должен быть указан с помощью команды DIST DEL. Это особенно

применимо, если пользователь задал подвижной состав, используя формулы для

расчета динамических поправок или значений вертикальных нагрузок,

относящиеся к конкретному типу подвижного состава.

Анализ динамики твердого тела может производится для различных

балок, пружин и амортизаторов с помощью команды TREX. Масса тележки и

колеса может быть задана как положительно направленное значение нагрузки,

либо как отрицательная часть общей массы системы. Значения по умолчанию

107

задаются командой TRAI. Для получения дополнительной информации смотри

описание команды TREX.

108

Смотри также: TRAI TRPL LANE TREX

3.20 TRBL – Блокировка нагрузки от подвижных составов


умолчанию P Значение вертикальной нагрузки [КН/м]n91 0,0

PB Значение нагрузки от торможения [КН/м] n91 0,0 PW Поперечная нагрузка (столкновение, ветер) [КН/м] n91 0,0

PF Значение вертикальной нагрузки при действии

центробежной силы [КН/м] n91 P

PFAC Коэффициент для подходящих элементов - 0,0 DIST Минимальная (MIN) / абсолютное (ABS) расстояние LIT ABS

A Расстояние до последнего элемента состава [m]1001 0,0

L Минимальное расстояние до точки приложения

нагрузки («+» или «-», 0 = неограничено ) [m]1001 -

LMAX Максимальная длина загружения [m]1001 LDEL Дискретная переменная длина: L + n • LDEL [m]1001 0,0

Y Значение эксцентриситета относительно оси полосы

движения ( > 0 = справа) [m]1001 0,0

Y2 2-ое значение эксцентриситета относительно оси

полосы движения [m]1001 Y

HW Общая высота зоны ветрового воздействия [m]1001 0,0 ZW Высота действия горизонтального усилия [m]1001 HW/2 HF Высота действия нагрузок от масс [m]1001 0,0 PHI Специальные опции (смотри примечание) - 1

B Ширина колесной базы [m]1001 0,0 BW Ширина колесе в контактной зоне [m]1001 0,0 LW Длина контактной зоны колеса [m]1001 0,0

SNO Номер раздела Параметров Анимации (Animation

Parameters) для оценки динамики твердых тел: - -

FRB Частота колебаний пружинных элементов Cb 1/сек * DAB Модальное демпфирование для поддержки тела - * BOGI Нагрузка от тележки - / КН * FRBO Частота колебаний тележки Cbo 1/сек * DABO Модальное демпфирование для поддержки тележки - * WHEE Нагрузка от колеса - / КН * FRWH Частота колебаний колеса Cwh 1/сек * DAWH Модальное демпфирование для поддержки колеса - *

109

Пользователь включает в свободно распределенную нагрузку

произвольное число нагружений, определенных друг относительно друга.

Общие параметры и примечания приведены в команде TRPL.

Рисунок 40 – Свободно распределенная нагрузка

Все значения нагрузок будут рассматриваться в целом как линейные

нагрузки, но если указано значение параметра HW, то параметр PW будет

оцениваться, исходя от значения ветровой нагрузки, полученной от действия

ветра на подвижной состав.

Входные значения линейных нагрузок (TRBL) для оценки динамики

твердого тела, используя команду TREX, в настоящее время не используется.

Смотри также: POSL LANE TRAI CALC COMB

3.21 SAVE – Сохранение параметров

Команда Описание Единица По

умолчанию LCB Базовый случай загружения - 0

TYPE Воздействие для этой оценки Lit4 * TITL Обозначение результатов случая загружения Lit32 -

110

Входные данные загружения представлены в виде базы данных и

результатов оценки отдельных случаев. Каждый рассмотренный и сохраненный

в базе данных случаев включает в себя несколько уже оцененных случаев

(CASE) и дополнительные случаи, где учтен принцип суперпозиции, и, которые

входят в состав оцененных случаев загружения (COMB).

Заданное значение в LCB прибавляется к номеру определенного случая

загружения совместно с командой CALC.

Например:

CALC определяет LMAX 12 и LMIN 11

1) Оценка нагрузок на стадии строительства (кран и т. д.) SAVE 200

Загружение 211 и 212 являются результатом.

2) Оценка нагрузок на заключительном этапе SAVE 250

Загружение 261 и 262 являются результатом.

Тип воздействия и значение результирующего загружения могут быть

указаны пользователем или получены из базы данных, которые вводятся

автоматически вовремя загружения подвижных составов.

Смотри также: SAVE POSL LANE TRAI CALC COMB

3.22 CASE – Оценка загружений


умолчанию

NO Оценка загружения - 1 GRP Группа загружения LIT *

Ввод нагружения в базу данных загружений происходит в виде оценки

конкретных случаев таких загружений. Каждый случай получает

идентификационный номер и свой подвижной состав, который движется по

отдельным дорожкам.

111

Используя команду GRP, можно обозначить литералами группы нагрузок

в соответствии со стандартом EN 1991-2 или DIN Fachbericht. Без

пользовательского обозначения все нагрузки записываются так:

GR0 = Только одиночная вертикальная нагрузка;

GRU = Только равномерно распределенная вертикальна нагрузка (UDL +

остаточная площадь);

GR1 = Вертикальные нагрузки (GR1 в таблице 4.4а);

GR2 = Горизонтальные нагрузки (GR2 в таблице 4.4а);

GR2N = Редкие варианты 2-ой группы нагрузок;

GR2F = Частые варианты 2-ой группы нагрузок;

GR2L = Только продольно направленные нагрузки 2-ой группы;

GR2T = Только поперечно направленные нагрузки 2-ой группы;

GR20 = Только горизонтальные нагрузки 2-ой группы;

GR3 = Только нагрузка на тротуарах (остаточная площадь) (GR3 в

таблице 4.4а);

GR4 = LM4 / P5 на суммарную площадь проезжей части (GR4 в таблице

4.4а);

GR5 = Специальные транспортные средства LM3 (GR5 в таблице 4.4а) все

остальные типы подвижных составов с частыми значениями;

GR11 = Максимальная вертикальная нагрузка 2 по таблице 6.6 для первой

полосы движения;

GR17 = SW/24

GR21 = Максимальная вертикальная нагрузка 2 по таблице 6.6 для второй

полосы движения;

GR27 = SW/2;

GR31 = Максимальная вертикальная нагрузка 2 по таблице 6.6 для третьей

полосы движения.

Загружение обычно производится в пределах полосы движения, но

подвижная нагрузка может быть меньше полосы движения и, как следствие, не

112

все полосы будут загружены. Тогда необходимо применить следующие

правила:

• Остаточная площадь для загружения будет применяться для

приложения нагрузки от подвижного состава на обычные

(повторяемые) полосы, расположенных на границе между полосами

движения и проверенной (верной) полосой движения. Однако при

использовании полосы 0 все остальные ранее заданные полосы

будут «онулированы». Автоматическое продление остаточной

площади (тротуара) больше не применяется.

• Группа загружения GR4 будет действовать, используя остаточную

нагрузку на общую (суммарную) площадь проезжей части.

113

Смотри также: SAVE CASE LANE TRAI

3.23 POSL – Расположение подвижного состава

Команда Description Unit Default

NO Номер полосы движения (lane_ident.nummer),

например, A1.3 = третья полоса оси A1 LIT !

TRAI Номер загружения подвижным составом (loadcase) — !

FACT Суммарный коэффициент для подвижного состава

> 0 применяется для всех значений нагрузок

< 0 не применяется для остаточных нагрузок

1,0

OPT Оценочные команды (см. примечание) - all

SMIN Минимальная начальная нагрузка в контрольной

точке — —

SMAX Максимальная начальная нагрузка в контрольной

точке — —

DEL Дополнительная сетка из начальных узлов — —

YEX

Суммарный эксцентриситет подвижного состав

относительно полосы движения

«+» движение справа

[m]1001 0

V Скорость поезда на вираже [км/ч]1203 *

P Остаточная нагрузка

По умолчанию как в TRAI

[КН/м2]

1192 *

SYNC

Синхронизация движения подвижных составов

ON – Все элементы состава двигаются синхронно

OFF – Все элементы состава двигаются с

собственной скоростью

LIT ON

Благодаря этой команде нагрузки задаются и оцениваются внутри самой

полосе движения. Вам необходимо указать номер загружения в команде TRAI,

таким образом определяется подвижной состав и/или остаточная нагрузка P.

Внешние нагружения, которые определяются шириной полосы движения теперь

применяться не будут.

114

Применение принципа суперпозиции для первичных и вторичных полос

дает следующие возможности:

• Использование различных подвижных составов (например, UIC и

SSW);

• Определение суммарных коэффициентов в POSL;

• Определение коэффициентов в последней стадии суперпозиции.

Использование команды CASE должны сопровождаться

соответствующими настройками команды POSL. Полосы движения, на которые

не прикладывается нагрузка от подвижного состава,

так и остаются без нагрузки.

Программа автоматически размещает нагрузки в наиболее

неблагоприятных местах внутри рассматриваемой области. Чтобы этого

добиться, необходимо все выбранные точки, куда будет прикладываться

нагрузка от подвижного состава, разместить в местах, до четырех точек, где

линия влияния имеет крайние (экстремальные) значения. Максимальное

значение этой первоначального позиции используется для детальной итерации.

Однако, в области загружения могут быть введены специальные случаи, при

условии, если:

• Должно быть проанализировано только одно положение нагрузки. В

этом случае он обязан отключить итерацию Ньютона с OPT – 1024.

Вводится без коэффициентов SMIN=SMAX, DEL;

• Подвижной состав не может стоять во всех позициях линии

влияния.

Без ввода SMIN, SMAX, DEL;

• Алгоритм не находит правильные крайние (экстремальные)

положения.

Вводится SMIN, SMAX и DEL.

115

Во всех остальных случаях целесообразно не вводить какие-либо значения

в SMIN, SMAX, или DEL. Места расположения подвижных составов с

одинаковой геометрией параллельны друг другу. Если вам необходимо сделать

движение составов независимыми друг от друга вам нужно, изменить

геометрию каждого состава или ввести специальную команду SYNC OFF.

Для FE структур при внецентренном загружениии (YEX) точные

результаты будут выдаваться только в редких случаях. Настоятельно

рекомендуется задать собственную полосу для каждой нагрузки. Полоса 0 YEX

до сих пор используется только в качестве эксцентриситета для суммарной

нагрузки от подвижного состава. Для остальных случаев она используется

только для создания специальных эффектов нагружения как при

дополнительной ширине площадей нагружения или, как при внецентренном

значении нагрузки от подвижного состава.

Иногда необходимы некоторые данные для оценки и, для поиска крайних

(экстремальных) значений. Эти данные кратко изложены в пункте по OPT.

OPT = OPTB + 4•OPTW + 16•OPTF + 32•OPTI + 64•OPTE + 128•OPTS +

+ 1024•OPTR

OPTB:

0 Не действуют продольные нагрузки (тормозная и т.п.);

1 Действие продольных нагрузок только вперед;

2 Действие продольных нагрузок только назад;

3 Действие продольных нагрузок в обоих направлениях.

OPTW:

0 Не действуют поперечные нагрузки (ветер и т.п.);

1 Действие поперечных нагрузок только справа;

2 Действие поперечных нагрузок только слева;

3 Действие поперечных нагрузок в обоих направлениях.

116

OPTF:

0 Действие центробежной силы по законам физики;

1 Действие центробежной силы от подвижного состава.

OPTI:

0 Без учета динамического коэффициента;

1 Учет динамического коэффициента для соответствующего подвижного

состава.

OPTE:

0 Автоматический расчет эксцентриситета;

1 Без изменения эксцентриситета.

OPTS:

0 Оценка позиции нагружения, основанная только на вертикальных

нагрузках;

1 Оценка позиции нагружения, основанная на всех видах нагрузок.

OPTR:

0 Все нагрузки связаны с геометрией полосы движения (SMIN: SMAX)

(например, подкрановые пути);

1 Возможность нагрузок зависеть или не зависеть от геометрии полосы

движения.

По умолчанию: все функции активны.

Ввод может быть, как положительным, как сумма функций, или

отрицательным, если просто отключить несколько функций. (например, OPT -

3•4 деактивируется только ветровая нагрузка). 0 выбирается только при особых

случаев. Во время оценки скручивающих моментов или поперечной нагрузок

это часто приводит к неточным или даже непригодным результаты.

ELLA пытается найти максимум действующих сил. Поэтому влияние

ветра на транспортные средства считается упрощенным способом: ветер

действует всегда, в большинстве своем, в неблагоприятном направлении.

117

Действие ветра на саму конструкцию не управляемо, а все его составляющие,

такие как частичная нагрузка (рассмотрение защиты), действие ветра на части

транспортного средства, когерентное или единое направление действия ветра на

все части конструкции также не рассматривается. Однако, в некоторых случаях

ветер может иметь фиксированный знак направления действия. Таким образом,

можно описать несколько из возможных воздействий ветра на конструкцию.

В случае движения подвижного состава по радиусу, как правило, расчет

горизонтальных усилий производится из анализа значений вертикальных

нагрузок, действие которых рассматривается совместно со скоростью и

радиусом кривизны полосы в плане. В зависимости от типа подвижного состава,

могут применяться сжатые или упрощенные правила.

Эксцентриситет описывают следующие параметры, которые могут

оказывать влияние на значение OPTE:

• Любые нагрузки могут быть эксцентричными в заданном диапазоне

и в пределах полосы движения. Этот параметр особенно важен при

выборе наиболее неблагоприятного эксцентриситета при действии

подвижных составов;

• Нагрузка может быть разделена в правую и левую часть на основе

эффекта кручения. Для оценки некоторых случаев загружения

(например, SLW) рассматривают действие одиночного колеса, как

наиболее эффективного.

118

Смотри также: SAVE CASE

3.22 COMB – Промежуточная оценка комбинаций нагрузок (проверить весь пункт)


умолчанию

TYPE

Комбинации суперпозиций

G постоянно действующая

Q действует только если неблагоприятное

A0 Альтернативная группа 0


…


F Добавить дополнительный случай для

оценки

LIT Q

L1 Номер / диапазон оценочных случаев - - F1 Параметр оценочного случая - 1,0 L2 Номер / диапазон оценочных случаев - - F2 Параметр оценочного случая - 1,0 L3 Номер / диапазон оценочных случаев - - F3 Параметр оценочного случая - 1,0 L4 Номер / диапазон оценочных случаев - - F4 Параметр оценочного случая - 1,0 L5 Номер / диапазон оценочных случаев - - F5 Параметр оценочного случая - 1,0 L6 Номер / диапазон оценочных случаев - - F6 Параметр оценочного случая - 1,0

L10 Номер / диапазон оценочных случаев - -

F10 Параметр оценочного случая - 1,0

Линия экстремальных значений рассчитывается после завершения оценки

всех случаев. Без команды COMB оценка каждого случая загружения является

взаимоисключающей. Однако для особых случаев можно определить

119

промежуточные результаты с помощью команды COMB, которые затем

комбинируются с вариантом, находящимся в состоянии суперпозиции.

Каждый промежуточный результат суперпозиции, как правило,

назначается и создается из ≥10 базовых оценочных случаев с собственными

параметрами. Если в сочетании должно быть больше десяти случаев, то для

такой цели используется дополнительная команда COMB F.

Для общего случая, где требуется сочетание нескольких полос либо

задается другой тип подвижного состава или с различными обшими

параметрами, внутренняя сортировка может быть выполнена путем указания

диапазона случаев загружений “cmin:cmax”. В этом случае только нагрузки

рассматриваются не имея грузов в любой уже загруженной полосе.

Например:

Например:

Трехосевой железнодорожный мост с двумя пролетами длиной 8,00 и

12,00 м должен быть проанализирован. По данным DS 804 должны быть

оценены и изучены:

2 дорожка с UIC 71 100% или …

3 дорожка с UIC 71 75% или …

2 дорожка с SW 100% или …

1 дорожка с SSW и дорожка 1 с UIC 71

Последующий ввод возможен для определения и наложения четырех

комбинации (принцип суперпозиции), основанные на девяти оценочных

случаях:

120

4 Вывод данных (схемы, чертежи) Выходные данные для оценки линии влияния могут содержать большое

количество информации. Поэтому использование различных вариантов

команды ECHO может быть очень полезным.

4.1 Геометрические параметры полосы движения

Геометрические параметры полосы движения задаются с помощью

команды ECHO LINE. По умолчанию выводятся таблицы с данными по каждой

полосе. Таблицы содержат следующие данные:

DY – ширина влияния полосы движения, см. команду LSEL;

DZ – высота влияния полосы движения, см. команду LSEL;

распределение нагрузки, см. команду LSEL.

Название столбцов в таблицах:

121

STATION – параметры геодезического пункта участка полосы движения;

COORDINATES X, Y, Z – пространственные координаты полосы

движения;

SECTION LENGTH – расстояние до следующего рассматриваемого

участка дороги и геодезического пункта;

REMARKS – данные по геометрии, радиусу, клотоиде и т.д.

Используя команду ECHO LINE FULL, мы можем получить список

соседних узлов правой и левой части полосы движения.

4.2 Линия влияния

Линии влияния могут быть представлены графически и распечатаны.

Однако вывод линии влияния возможен только, если прописана команда

SHOW, а команда ECHO IL отключена (ввести команду NO). Графический

вывод производится с помощью команды SIZE, а табличный вывод

производится с помощью команды ECHO IL FULL.

Таблица линии влияния содержит в своей «шапке» данные по точке

приложения нагрузки, блоку нагрузки и скалярную переменную. Создаются

следующие столбцы:

X-VALUE – координата X, измеряемая на оси полосы движения и,

начинаемая со значения 0,000 м;

PV-VALUE – значение на линии влияния, обозначающее вертикальную

нагрузку и, приложенная на ось полосы движения;

MS-VALUE – значение на линии влияния, обозначающее скручивающую

нагрузку;

PS-VALUE – значение на линии влияния, обозначающее продольную

нагрузку (тормозное усилие);

122

PQ-VALUE – значение на линии влияния, обозначающее боковую

нагрузку (ветер, центробежная сила);

dPV/ds – первая производная линии влияния значений PV (соответствует

команде IL для –M загружения).

Линии влияния строятся с заранее установленной шкалой в продольном

направлении и со шкалой для значений самой линии влияния, которая

перпендикулярна полосам движения. Максимальное и минимальное значения

отображаются на схеме.

4.3 Подвижные составы

Подвижные составы описываются обычным текстом, в котором

содержатся параметры этих составов. Вывод соответствующих таблиц может

быть реализован с помощью команд ECHO TYPL NO, а при помощи ECHO

TYPL FULL таблицы выходных данных будут включать в себя информацию о

сгенерированных нагрузках. Для вывода этой таблицы необходимо задать

нагружения и ввести команду ECHO TYPL YES.

Такая таблица содержит следующие столбцы:

TYPE – Тип нагрузки

E Сосредоточенная нагрузка (в точке);

E-0 Сосредоточенная нагрузка без динамического коэффициента;

G Распределенная нагрузка;

G-0 Распределенная нагрузка без динамического коэффициента;

UDL Распределенная нагрузка с переменным значением по

нормам BS 5400.

PV – вертикальная нагрузка;

PL – значение нагрузки, действующей по направлению дороги

(торможение);

123

PW – значение нагрузки, действующей поперек дороги (ветер);

PFUG – значение нагрузки от действия центробежной силы;

PFAK – коэффициент, с положительно действующими составляющими;

X – место приложения нагрузки;

L – длина линии загружения для распределенной нагрузки;

LDEL – длина участков линии загружения;

Y – эксцентриситетная (внецентренная) нагрузка;

HW – высота центра тяжести для анализа ветровой нагрузки;

HF – высота центра тяжести для анализа центробежного усилия.

Вывод данных для нагрузок, имеющие переменную длину загружения, и

значения длин возможных секций второй полосы движения как максимальной,

так и минимальной длины отображаются в столбце LDEL.

Динамические коэффициенты, а также ширина полосы выводятся в

дополнительной таблице. Параметры этой таблицы приведены ниже:

STARTING – данные первого геодезического пункта (начало участка);

ENDING – данные второго геодезического пункта (конец участка);

PHIB – динамический коэффициент, описывающий неблагоприятный

изгиб;

PHI2 – динамический коэффициент, описывающий благоприятный изгиб;

PHIS – динамический коэффициент, описывающий неблагоприятный

сдвиг;

PHI4 - динамический коэффициент, описывающий благоприятный сдвиг;

LPHI – определяющая длина;

YRA – граница полосы движения справа (начало участка);

YLA – граница полосы движения слева (начало участка);

YRE – граница полосы движения справа (конец участка);

YLE – граница полосы движения слева (конец участка).

124

4.4 Комбинации суперпозиций

Таблица комбинаций суперпозиций появляется всегда, если таковые были

заданы пользователем. Для каждой комбинации отводится одна строка в коде, в

которой содержится ее тип, а также, участвующие в этих комбинациях,

оценочные случаи нагружения с их коэффициентами.

4.5 Анализ результатов

Результаты оценки контролируются двумя функциями команды ECHO:

EVAL и RES.

Когда одна из этих двух функций активна, то для каждого,

пронумерованного, места (участка) приложения нагрузки, расположенного на

соответствующей полосе движения, отображается линия влияния.

Пока EVAL активна, данные по расположению подвижного состава, а

также возможные длины состава или переменная длина отображаются в

следующей таблице.

Если в EVAL стоит FULL, то эпюры отображаются для каждого

оценочного случая и для каждой полосы движения вместе с прикладными

динамическими коэффициентами PHI1/PHI2 как для неблагоприятно, так и для

благоприятно действующей нагрузки, а также в местах с крайними

(экстремальными) значениями.

Если функция RES активна, то крайние (экстремальные) значения

внутренних усилий или других параметров выводятся в дополнительную

таблицу. Первые столбцы содержат число, которому соответствует созданное

(сохраненное) загружение, и текст для условного обозначения правил анализа

(нормы анализа).

125

4.6 Программа статистики

Если в команде ECHO используется функция STAT, то выводятся данные,

на экран или в журнальном файле для каждого компонента программы, по

использованию ресурсов процессора (CPU) и оперативной памяти,

задействованной вовремя решения данной задачи. Эти значения являются

важными для оценки возможностей расчетной машины и времени,

необходимого для решения более объемных задач.

5 Примеры Входные файлы, которые здесь описаны, можно найти в каталоге

установки SOFISTIK (ella.dat\english). Кроме того, вы найдете эти примеры

через редактор TEDDY (menu → Help → EXAMPLES (отсортированные по

названию используемого модуля и языку)).

Для получения дополнительной справочной информации, учебников,

обучающих фильмов и практических примеров пожалуйста заходите на

SOFISTIK Infoportal (www.sofistik.com/Infoportal).

5.1 Трехпролетный балочный мост

Основные возможности программы показаны на простом примере

трехпролетного балочного моста, по 40,0 м каждый (файл ella1.dat). Граничное

условие по вращению заданы только на первой и третьей опоре. Начало ввода

программного кода задачи выглядит следующим образом:

126

http://www.sofistik.com/Infoportal

Воздействие подвижного состава можно задать в модуле SOFILOAD. Для

перемещения и ориентации положения нагрузки необходима ось и полоса

движения, которая создается автоматически по нормам EC / DIN Fachbericht.

Специальные нагружения (loadcases) от 101 до 119 теперь содержат

определенные подвижные составы, в этом случае некоторые, из специальных

подвижных составов, из других норм и правил проектирования необходимы для

демонстрации.

127

В SOFILOAD можно задать оси, полосы движения и подвижной состав,

также схему нагружения.

Полоса 0 всегда является общей для загружения, полоса 1 – общая

площадь дорожного движения между бордюрами. Если ширина достаточно

велика, то по центру будут созданы отдельные полосы с номерами от 1 до 9.

128

Затем создаются два набора полос шириной по 3,00 м, которые выровнены по

правому (10ff) или по левому (20ff) краю проезжей части.

Перед началом обработки в ELLA сначала запускается модуль STAR2 или

ASE, которые рассчитывают линию влияния или создают матрицу жесткости

для ELLA. В этом случае генерируется целый ряд линий влияния:

129

Если все линии влияния должны быть созданы с помощью этого способа,

то для каждой балки и каждой секции будут сгенерированы 3 случая

загружения, в общей сложности 45 загружений. Однако вместо этого подхода

ELLA будет использовать гораздо более эффективный метод расчета всех линий

влияния неразрезной балки для всех полос движения. Необходимое время

работы процесса необходимое для построения линии влияния приведено ниже:

При использовании STAR2: 500 единиц;

При использовании ELLA: 9 единиц;

Оценка и анализ результатов: 54 единиц.

Необходимые входные данные:

130

Подвижной состава имеет вторую дополнительную спаренную ось,

которая применяется только в том случае, если полоса движения имеет

достаточную ширину. Поэтому при продолжении ввода данных (редактор

TEDDY) будет использоваться этот тип анализа одиночной полосы c общей

площадью, а также автоматическое определение оси второй полосы движения.

132

Отображенная схема содержит информацию об подвижном составе на

полосе движения, а также максимальные силы, моменты и нагрузки от состава в

различных случаях загружения. Однако нам покажут только результаты для

сечения х=0,0 балки 2, которая была выбрана с помощью команды SHOW для

получения полной картины зависимости линии влияния от позиции груза на

пролете.

133

С этими данными можно создать общую нагрузку в SOFILOAD и с

помощью команды COPY (подробности см. в файле данных). Однако создание

эффекта кручения и других местных нагружений довольно проблематично.

Для большего количества полос, согласно европейским нормам

(Eurocode), обычно требуется загрузка конечно−элементной структуры или

балочной системы, чтобы оценить каждую полосу отдельно. Далее необходимо

сохранить полученные усилия, которые разделены на равномерную нагрузку и

нагрузку от спаренной оси тележки, так как различные комбинации воздействий

имеют различные коэффициенты. Все это учитывается со следующими

входными данными:

134

Результат идентичен в обоих случаях, но в случае с балками или плоскими

конструкциями разность значений зависит от геометрических параметров

конструкции. Второй способ требует больше ресурсов расчетной машины

(работа процессора), данный пример расходует до 20% мощности.

135

И в конце, рассчитывается и строится линия влияния от действия

некоторых специальных подвижных составов при помощи модуля STAR2.

Особенность этих нагрузок заключается в том, что все они имеют несколько

вариантов расстояний между элементами состава, которые необходимо

изменять в процессе решения, чтобы найти наиболее неблагоприятное

положение нагрузки. Первые пять случаев являются точечными нагрузками,

которые перемещаются по полосе на различном расстоянии друг от друга.

Самым сложным является то, что в шведских нормах BRO, в которых

прописано 6 ! вариантов (переменных) таких расстояний.

136

Вывод результатов и мест приложения нагрузок выглядит следующим

образом:

137

Британский HB подвижной состав

139

Шведский подвижной состав

140

5.2 Балочные системы

Рисунок 41 – Мост балочной системы

На рисунке 41 представлена система, которая состоит из двух главных

балок и большого количества поперечных балок. Глобальная ось x совпадает с

левой продольной балкой. Короткие консольные балки необходимы в основном

для определения пучков арматуры.

Для оценки двух одиночных полос в каждом случае загружения

определяется центр сдвига над главными балками. Поэтому есть два случая

загружения SLW60. Для случая 1 основная нагрузка расположена на полосе 1

слева от оси, для случая 1 в SLW30 нагрузка располагается справа. Для случая 2

в SLW60 нагрузка прикладывается на правой стороне правой полосы дороги, а

второй случай SLW30 с левой стороны на правой полосе.

Анализу подвержены только главные балки. ELLA сохраняет

рассмотренные нагрузки из максимально возможных, которые можно

отобразить с помощью постпроцессора WinGRAF.

141

Эпюра изгибающих моментов LC 31/32 MAX – My/Min – My

143

Эпюра грутящих моментов LC 33/34 MAX – Mt/Min – Mt

144

Эпюра сдвиговых усилий LC 33/34 MAX – Vzt/Min – Vzt

145

Модуль «ella» · 2017. 7. 13. · ella. поддерживает решатели...

Documents