Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster

Fra Teknisk regelverk utgitt 1. februar 2017
Hopp til: navigasjon, søk

Innhold

1 Hensikt og omfang

Innvirkning av tog skal beregnes med utgangspunkt i toglaster med betegnelsen Lastmodell 71. Denne modellen ble anbefalt av UIC (Union Internationale des Chemins de fer - Internasjonale Jernbaneunionen) i 1971.

Lastmodell 71 er, hva gjelder vertikal toglast, den samme som har vært brukt siden 1977 og som har gått under betegnelsen "Belastningstoget av 1977".

Disse nye lastforskriftene skal legges til grunn for dimensjonering av konstruksjoner som påføres jernbanelast, og lastmodellen refereres som Lastmodell 71.

Modellen er i sin oppbygning og struktur i samsvar med Eurocode 1, NS-EN 1991-2:2003+NA:2010.

Det er gjort henvisninger til andre deler av NS-EN 1991 (Eurocode 1) som beskriver øvrige laster.

Når bruer på baner med hastighet 200 km/h dimensjoneres, bør det vurderes å legge lastforutsetningene for hastigheter > 220 km/h til grunn, for derved å ta hensyn til resonanseffekt (jfr. 5.3.1) i tilfelle tillatt hastighet senere skulle økes.

1.1 Anvendelsesområde

Lastmodellen gjelder jernbanetrafikk på normalspor og bredspor i det europeiske hovedlinjenettet.

Lastmodellen er ikke anvendelig for krefter på

  1. smalsporede jernbaner
  2. sporveier og andre lette forstadsbaner
  3. museumsjernbaner
  4. tannstang med tanndrevne jernbaner
  5. kabelbaner

Belastnings- og karakteristiske verdier for laster for disse typer jernbaner skal gis av Norges Byggstandariseringsråd (NBR) eller relevant myndighet.

NB: Lastmodellene definert i denne delen beskriver ikke virkelige laster. Lastene er valgt slik at deres virkninger, hvor det tas hensyn til dynamisk tillegg separat, representerer effekten av virkelig trafikk. For trafikk som ikke er dekket av lastmodellene spesifisert i denne delen, skal alternative lastmodeller med tilknyttede kombinasjonsregler defineres eller godkjennes av den myndighet som eier/forvalter byggverket.

Tillatte deformasjongrenser er spesifisert i NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA:2016 for konstruksjoner med jernbanetrafikk for å opprettholde driftssikkerhet og for å sikre passasjerkomfort.

To standard typer jernbanetrafikk er gitt som grunnlag for beregning av levetid mht. utmatting for konstruksjoner (se vedlegg b).

Egenvekten av ikke-konstruktive elementer inkluderer vekten av elementer som f.eks. støy- og sikkerhetsskjermer, signaler, kabelkanaler og ledninger (unntatt krefter forårsaket av strekk i kontaktledningen, kontaktledningsåk, etc.)

Ved beregning av påført permanent last skal følgende data benyttes:

  • Ballastens minimum totaldybde skal være ≥ 0,53 m, med tyngdetetthet 20 kN/m3
  • Med hastighet over 220km/t skal ballasttykkelsen økes med 50 mm.
  • Øvrige påførte laster som betongsviller, skinner (inkludert ledeskinner), rekkverk og kabelkanal settes til 8,3 kN/m.

2 Jernbanelastens egenskaper

Generelle regler er gitt for beregning av de tilhørende dynamiske effekter, sentrifugalkrefter, slingrekrefter, akselerasjons- og bremsekrefter og aerodynamiske effekter pga. passerende jernbanetrafikk (trykk- og sugeffekter).

Laster pga. jernbanedrift er gitt for:

  • vertikale laster: Lastmodell 71, Lastmodellene SW
  • dynamiske effekter
  • sentrifugalkrefter
  • slingrekrefter
  • akselerasjons- og bremsekrefter
  • aerodynamiske effekter fra passerende tog (trykk- og sugeffekter)
  • ulykkeslaster

3 Lastsymboler, last- og kombinasjonsfaktorer

3.1 Klassifisering av laster

Laster i dette regelverket er klassifisert i henhold til:

  • NS-EN 1991-1-1:2002+NA:2008 Tetthet, egenvekt og nyttelast i bygninger
  • NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010 Trafikklaster på bruer
  • NS-EN 1991-1-3:2003+NA:2008 Snølaster
  • NS-EN 1991-1-4:2005+NA:2009 Vindlaster
  • NS-EN 1991-1-5:2003+NA:2008 Termiske påvirkninger
  • NS-EN 1991-1-6:2005+NA:2008 Laster under utførelse
  • NS-EN 1991-1-7:2006+NA:2008 Ulykkeslaster
  • NS-EN 1997-1:2004+A1:2013+NA:2016 Geoteknisk prosjektering – Del 1: Allmenne regler

Permanente laster

Egenlast (tyngde av konstruksjon, ballast, utstyr osv.): G

Vanntrykk, permanent del: G

Jordtrykk: G

Oppspenning (Spennkraft): P

Nyttelaster: Q

Toglaster (vertikal, eksentrisk, sentrifugal): Q

Andre nyttelaster: Q

Andre variable laster: Q

Vindlast: Q

Bølgelast: Q

Strømlast: Q

Islast: Q

Vanntrykk, variabel del: Q

Last fra variasjon i vannets tetthet: Q

Bremsekraft: Q

Trekkraft: Q

Slingrekraft: Q

Aerodynamiske effekter: Q

Snølast: Q

Temperaturlast: Q

Temperaturforskjell mellom konstruksjonsdeler: Q

Temperaturforskjell mellom skinner og overbygning: Q

Deformasjonslaster: D

Svinn, kryp og relaksasjon: D

Tvang fra bygge- eller installasjonsmetode: D

Setninger: D

Ulykkeslaster: A

Påkjøringslast/avsporingslast fra tog: A

Påkjøringslast fra kjøretøy (biler)

Påseilingslast fra skip: A

Kabelbrudd: A

Fallende gjenstander: A

Eksplosjon: A

Brann: A

Laster forårsaket av skred: A

Unormale naturlaster: A

Seismiske laster/Jordskjelv: E

I lastkombinasjon med toglast skal tilhørende sentrifugalkraft inngå med samme lastkoeffisient.

Friksjonskraft kombineres ikke med bremsekraft.

I bruddgrensetilstanden skal de fire variable lastene som gir størst innvirkning inngå. Bare én variabel last multipliseres med den høyeste lastfaktor. Ved bru med flere spor regnes Lastmodell 71 som en variabel last på hvert enkelt spor.

3.2 Lastfaktorer

3.2.1 Lastfaktorer for bruddgrensetilstanden

a) For dimensjonering i bruddgrensetilstanden skal lastene multipliseres med koeffisienter som angitt i [NS-EN 1990:2002/A1:2005+NA:2010, tabell NA.A2.4(A), NA.A2.4(B) og NA.A2.4(C)].

  1. Unntak: For Lastmodell SW/2 benyttes γQ =1,2

b) Lastkombinasjoner som skal undersøkes er gitt i NS-EN 1990:2002/A1:2005 + NA:2010.

Det regnes med de lastfaktorer for egenlast og deformasjonslast som gir ugunstigst virkning.

ψ-verdier er gitt i [NS-EN 1990:2002/A1:2005+NA:2010, tabell NA.A2.3]

1) 0,8 for ett spor, 0,7 for to spor, 0,6 for tre spor.

2) For risskontroll av betongbruer gjelder disse verdier bare hvis tverrsnittet er slik at snittkreftene fordeles over hele tverrsnittet. To- og flersporsbruer der hoveddelen av belastningen overføres til nærmeste bjelke skal betraktes som enkelsporet bru og ψ1’ settes da til 0,8

3) Fwk karakteristisk vindhastighetstrykk settes til 2,0 kN/m2, og formfaktoren til 1,0 hvis ikke andre relevante verdier kan påvises

3.2.2 Lastkoeffisienter for bruksgrensetilstanden

For lastkoeffisienter i bruksgrensetilstanden anvendes [NS-EN 1990:2002/A1:2005+NA:2010,tabell NA.A2.6] .

For nedbøyningskontroll skal lastkombinasjon Karakteristisk benyttes i henhold til tabell NA.A2.6.

ψ-verdier er gitt i [NS-EN 1990:2002/A1:2005+NA:2010, tabell NA.A2.3].

3.2.3 Lastfaktorer for utmattingsgrensetilstanden

Alle laster som virker i denne tilstanden gis lastfaktor 1,0.

3.2.4 Lastfaktor for ulykkesgrensetilstanden

Alle laster som virker i denne tilstanden gis lastfaktor 1,0.

3.2.5 Lastgrupper - Karakteristiske verdier

Karakteristiske verdier som skal benyttes av forskjellige trafikklaster som betraktes i hver gruppe, er angitt i NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010 Trafikklaster på bruer, tabell 6.11. Hver av disse lastgruppene, som er gjensidig ekskluderende, skal betraktes ved å definere en karakteristisk last for kombinasjon med ikke - trafikklaster.

4 Vertikallaster - karakteristiske verdier (statiske effekter)

4.1 Generelt

Lastene er definert ved hjelp av lastmodeller. To modeller tilsvarende forskjellig jernbanebelastning er gitt. Den ene representerer normal trafikk på hovedbanene (Lastmodell 71), og den andre representerer spesielt tunge laster (Lastmodellene SW).

Forholdsregler er tatt for å kunne variere den spesifiserte belastning for å representere forskjeller i beskaffenhet, volum og maksimal vekt av jernbanetrafikk på forskjellige jernbaner, så vel som ulike sporkvaliteter.

4.1.1 Eksentrisitet av vertikale laster (bare Lastmodell 71)

Effekten av sideforskyvning av vertikale laster skal betraktes ved å sette forholdet mellom hjullaster på én aksel lik 1,25:1,00. Den resulterende eksentrisiteten e er vist i Figur 1.

Figur 1: Eksentrisitet av vertikale laster

4.2 Lastmodell 71

Lastmodell 71 representerer den statiske effekten av normal jernbanetrafikk. Den representerer den vertikale lasten på sporet.

Lastarrangementene og de karakteristiske verdiene for vertikale laster tas opp som vist i Figur 2 nedenfor:

Figur 2: Lastmodell 71 og karakteristiske verdier for vertikale laster

De karakteristiske verdiene gitt i Figur 2 skal multipliseres med en faktor α på linjer med jernbanetrafikk som er tyngre enn normal jernbanetrafikk. Når lastene er multiplisert med faktoren α kalles de "klassifiserte vertikale laster".

Faktoren α skal være en av følgende:

1,00 eller 1,33

For Østfoldbanen gjelder alltid 1,33

Hvis ingen faktor er spesifisert settes α = 1,00.

Lastene listet nedenfor skal multipliseres med den samme faktor α

Ved beregning av moment, skjærkrefter, reaksjoner og nedbøyninger, skal lasten plasseres i ugunstigste posisjon. Lastmodellen kan avkortes eller oppdeles vilkårlig for å oppnå den ugunstigste lastvirkning.

På Ofotbanen fra Narvik til Riksgrensen skal det benyttes 4 stk. aksellaster på 300 KN hver og fordelt last på 120 KN/m. Plasseringen av lastene er den samme som vist i Figur 2.

4.3 Lastmodellene SW

Lastmodellene SW representerer den statiske effekten av ekstraordinær tung jernbanetrafikk, (f.eks. transport av transformatorer og stridsvogner).

Lastene arrangeres som vist i Figur 3, med de karakteristiske verdier for vertikale laster i henhold til Tabell 1.

Figur 3: Lastmodellene SW

Tabell 1: Karakteristiske verdier for vertikale laster for Lastmodellene SW
Lastklassifikasjon qvk (kN/m) a (m) c (m)
SW/0 133 15,0 5,3
SW/2 150 25,0 7,0

Bane NOR forlanger kontrollberegninger med begge lastmodeller.

4.4 Tomme vogner

For noen bestemte kontroller (se avsnitt 7) er en bestemt toglast kalt "tomme vogner" benyttet. Denne lasten er en vertikal jevnt fordelt last lik 10,0 kN/m.

4.5 Fordeling av aksellaster gjennom skinnene, svillene og ballast

Følgende krav er anvendelige for Lastmodell 71 og Lastmodellene SW.

4.5.1 Langsgående fordeling av hjullast gjennom skinna

En hjullast fordeles over 3 sviller som vist i figur 4.

Figur 4: Langsgående fordeling av hjullast gjennom skinna

Qvi = hjullast

a = svilleavstand

4.5.2 Langsgående fordeling av last gjennom sviller og ballast

Som en generell regel fordeles aksellasten for Lastmodell 71 jevnt i langsgående retning.

For dimensjonering av konstruksjonselementer som dekke, plater og tynne betongskiver, skal det imidlertid tas hensyn til den langsgående fordelingen under svillene som vist i figur 5, hvor referanseplanet er definert som den øvre overflaten av dekket.

Figur 5: Langsgående fordeling av last gjennom sville og ballast

4.5.3 Tverrgående fordeling av laster gjennom svillene og ballast

For bruer med gjennomgående ballast uten overhøyde fordeles lastene på tvers i henhold til figur 6.

Figur 6: Tverrgående fordeling av laster gjennom svillene og ballast, spor uten overhøyde

På bruer med gjennomgåen­de ballast og med overhøyde fordeles lastene på tvers som vist i figur 7.

Figur 7: Tverrgående fordeling av laster gjennom svillene og ballast, spor med overhøyde

4.5.4 Ekvivalent vertikal trafikklast bak landkar, vinger og støttemurer

Trafikklasten antas å tilsvare en jevnt fordelt karakteristisk last lik 110 kN/m pr. spor. Det regnes ikke med dynamisk tillegg. På dybden h meter under svilleunderkant antas lasten å være fordelt på en bredde lik h/2 + 2,5 m sentrisk om senterlinje spor (lastspredning 4:1).

Trafikklasten vil forårsake et vertikalt jordtrykk på landkarsåle lik ΥQ1 110/(h/2 + 2,5), og et horisontalt jordtrykk mot frontvegg lik ΥQ1 110 K0/(h/2 + 2,5), der K0 er hviletrykkskoeffisienten for tilbakefyllingsmaterialet.

For horisontalt trykk mot vinger og støttemurer regnes med samme trafikklast, men med lastspredning 2:1 fra svilleende.

Det får regnes med jordtrykkskoeffisient KA for aktiv tilstand.

Ingen dynamisk effekt behøver å legges til denne fordelte lasten.

4.6 Gangbanebelastninger

4.6.1 Ikke offentlige gangbaner

Ikke offentlige gangbaner brukes bare av jernbanens personale.

Gangbaner skal beregnes for en jevnt fordelt last med en karakteristisk verdi qfk = 3 kN/m2. Denne lasten skal benyttes over den lengde og bredde av gangbanen som gir den mest ugunstige virkning.

Gangbanelast regnes ikke å opptre samtidig med toglast.

5 Dynamiske effekter

5.1 Introduksjon

Statiske spenninger og deformasjoner i ei bru økes og minskes under effektene av trafikk pga. følgende fenomener:

  • den hurtige lastøkningen pga. kjørehastighet over konstruksjonen og effekten av konstruksjonens treghet som det ikke er tatt hensyn til ved statiske beregninger
  • variasjoner i hjullaster pga. ujevnheter på hjulenes og skinnenes overflate
  • passering av suksessive belastninger med tilnærmet jevn avstand som kan initiere vibrasjoner i konstruksjonen og under visse omstendigheter forårsake resonans (hvor frekvensen av stimuleringen tilsvarer egenfrekvensen til konstruksjonen, er det mulig at vibrasjonene som skyldes suksessive aksler som kommer inn på konstruksjonen vil forårsake heftige vibrasjoner)

For konstruksjonsberegninger (spenninger, nedbøyninger, etc.) skal disse effektene tas i betraktning.

5.2 Faktorer som påvirker dynamisk oppførsel

Følgende hovedfaktorer influerer på dynamisk oppførsel:

  • konstruksjonens egenfrekvens
  • akselavstanden
  • kjørehastighet over brua
  • demping i konstruksjonen
  • regelmessig understøttelse av dekkeplata og konstruksjonen (tverrbjelker, sviller, ...)
  • ujevnheter på hjulene (hjulslag, ...)
  • vertikale ujevnheter i sporet

Disse faktorene er heretter tatt hensyn til i 5.3 og 5.4.

For å avgjøre om det skal utføres dynamiske eller statiske analyser, se flytskjema i NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010 Trafikklaster på bruer, figur 6.9.

5.3 Dynamiske faktorer Φ2, Φ3

5.3.1 Anvendelsesområde

De dynamiske faktorene tar hensyn til den dynamiske økning av spenninger og den vibrerende effekten i konstruksjonen, men de tar ikke hensyn til resonanseffekt og heftige vibrasjoner av dekket.

Disse dynamiske faktorene gjelder kun for hastigheter V ≤ 220 km/h, og hvor egenfrekvensen til konstruksjonen ligger innenfor grensene vist i Figur 8.

Figur 8: Grenser for egenfrekvenser som funksjon av teoretisk spennvidde L

Den øvre grense for n0 er gitt ved

n0 = 94,76 • L-0,748

Den nedre grense for n0 er gitt ved

n0 = 80/L for 4 m ≤ L ≤ 20 m

n0 = 23,58 • L-0,592 for 20 m ≤ L ≤ 100 m

I ei bru er egenfrekvensene av et element relatert til den nedbøyde formen under permanent last. For en fritt opplagt konstruksjon utsatt for bøyning kan egenfrekvensen beregnes ut fra ligning 1.

n_0 \left(\text{Hz}\right) = \frac{17,75}{\sqrt{\delta_0}}    (1)

δ0 er beregnet nedbøyning i feltmidte pga. permanente laster (mm)

NB: δ0 er beregnet ved å benytte en korttids E-modul i overensstemmelse med egnet lastperiode for togpasseringen.

5.3.2 Dynamisk faktor Φ

Denne dynamiske faktoren som endrer de statiske spenningene og nedbøyningene relatert til Lastmodell 71 er som følger:

\Phi_2 = \frac{1,44}{\sqrt{L_\Phi}-0,2} + 0,82    (2)

1,00 ≤ Φ2 ≤ 1,67 og anvendes på godt vedlikeholdte spor.

\Phi_3 = \frac{2,16}{\sqrt{L_\Phi}-0,2} + 0,73    (3)

1,00 ≤ Φ3 ≤ 2,0 og anvendes på spor med standard vedlikehold.

LΦ er bestemmende lastlengde (m) som definert i tabell 3.

NB: Den dynamiske faktoren ovenfor ble etablert for anvendelse på fritt opplagte dragere. Beregning med lengden LΦ (iht. tabell 6) tillater bruk av denne faktoren også for andre konstruksjonsdeler.

Bane NOR benytter dynamisk faktor Φ2 på permanente konstruksjoner, og den skal anvendes på alle baner hvis ikke annet blir spesifisert.

Disse dynamiske faktorene skal også brukes for Lastmodellene SW.

5.3.3 Bestemmende lastlengde LΦ

Den bestemmende lastlengden LΦ som skal benyttes er gitt i NS-EN 1991-2:2003+NA:2010 Trafikklast på bruer, tabell 6.2 og iTabell 2 nedenfor.

Hvis resultantspenningen i en konstruksjonsdel er sammensatt av mange delspenninger som hver er knyttet til en separat konstruksjonsdel, skal den dynamiske faktor for hver delspenning beregnes ved å benytte den egnede bestemmende lastlengden.

Tabell 2: Bestemmende lastlengder LΦ
Tilfelle Konstruksjonsdel Bestemmende lastlengde LΦ
Dekkeplate (stål) lukket dekke med ballasttrau (ortotrop dekkeplate) (for lokale spenninger)
1 Dekke med langs- og tversgående ribber
1.1 Dekkeplate (for begge retninger) 3 ganger tverrbjelkenes avstand
1.2 Langsgående ribber (inkludert små utkragere opp til 0,50 m) (*) 3 ganger tverrbjelkenes avstand
1.3 Tverrbjelker, endetverrbjelker 2 ganger lengden av tverrbjelkene
2 Dekkeplate med bare tverrbjelker
2.1 Dekkeplate (for begge retninger) 2 ganger tverrbjelkenes avstand + 3 m
2.2 Tverrbjelker 2 ganger lengden av tverrbjelkene
2.3 Endetverrbjelker tverrbjelkenes lengde
Dekkeplate (stål) åpent dekke uten ballasttrau (**) (for lokale spenninger)
3 3.1 Skinnebru
- som et element av en bjelkerist 3 ganger tverrbjelkenes avstand
- fritt opplagt tverrbjelkenes avstand + 3 m
3.2 Utkrager på skinnebru, endetverrbjelker Φ3 = 2,0
3.3 Tverrbjelker 2 ganger lengden av tverrbjelkene
Dekkeplate med ballasttrau (betongkonstruksjoner) (for lokale og langsgående spenninger)
4 4.1 Dekkeplater som del av kassebærer eller øvre flens av hovedbjelke
-som spenner på tvers av hovedbjelkene 3 ganger dekkeplatas spenn
-som spenner i langsgående retning den minste av:

-3 ganger dekkeplatas spenn

-bestemmende lastlengde for hovedbjelker

-utkragere på tvers med jernbanebelastning
eksentrisiteten e

-e ≤ 0,5 m: 3 ganger avstanden mellom stegene

-e > 0,5 m: se (*)

4.2 Dekkeplate kontinuerlig over tverrbjelker (i hovedbjelkeretning) 2 ganger dekkeplatas spenn i lengderetningen
4.3 Dekkeplate for traubruer:
-som spenner vinkelrett på hovedbjelkene 2 ganger dekkeplatas spenn
- som spenner i langsgående retning den minste av:

-2 ganger dekkeplatas spenn

-bestemmende lastlengde for hovedbjelker

4.4 Dekkeplater som spenner på tvers mellom stålbjelker innstøpt i betong 2 ganger bestemmende lastlengde i lengderetningen
4.5 Utkragere i lengderetningen av dekkeplata -e ≤ 0,5 m: Φ2 = 1,67

-e > 0,5 m: se (***)

Hovedbjelker
5 5.1 Fritt opplagte bjelker og plater (inkludert stålbjelker innstøpt i betong) Spenn i hovedbjelkeretning
5.2 Bjelker og plater kontinuerlige over n spenn med
L_m = \frac{1}{n}(L_1+L_2+ ... + L_n) 
LΦ = k • Lm
n
2
3
4
5
k 1,2 1,3 1,4 1,5
minst Li,maks (i=1,...,n)
5.3 Åpne eller lukkede rammer
-enkelt spenn betraktes som 3 spenn kontinuerlig bjelke (bruk 5.2 med vertikale og horisontale lengder på deler av ramme)
-flere spenn betraktes som flere spenn kontinuerlig bjelke (bruk 5.2, med lengder av rammebein og dekke)
5.4 Bueribbe, avstivede bjelker i buestrenger halvt spenn
5.5 Underliggende buer med steinfylling 2 ganger fri åpning
5.6 Opphengsstenger (i forbindelse med avstivningsbjelker) 4 ganger avstanden mellom opphengsstengene
Konstruksjonsunderstøttelser
6 Søyler, pilarer, understøttelser, lagre, leddforbindelser, spenningsankre så vel som for beregning av kontakttrykk under lagre. bestemmende lastlengde for de understøttede delene

(*) Generelt trenger alle utkragere lengre enn 0,50 m hvor jernbanelaster opptrer et spesielt studium. (**) Det anbefales å benytte Φ3 for åpne dekker. (***) Generelt trenger alle utkragere lengre enn 0,50 m hvor jernbanelaster opptrer et spesielt studium. Akselerasjonen på brua skal tas i betraktning ved dimensjonering av utkragerne. En full dynamisk analyse skal utføres med de materielle karakteristikkene nøyaktig modellert.

Det regnes ikke støttillegg ved beregning av jordtrykk, eller ved beregning av fundamentets trykk mot grunnen.

5.3.4 Reduserte dynamiske effekter

I tilfellet med buebruer og betongbruer av alle typer med en overdekning av ballast og grus på mer enn 1,00 m, kan Φ2, Φ3 reduseres som følger:

\text{red}_{\Phi_2,\Phi_3} = \Phi_2,\Phi_3 - \frac{h-1,0}{10} \geq 1,0    (4)

der h (m) er høyden av ballasten til svilletopp, (for buebruer, til topp av bueryggen).

Søyler med en slankhet (knekklengde/treghetsradius) < 30, landkar, fundamenter, støttemurer og trykk fra grunnen kan bereg­nes uten å ta hensyn til dynamiske effekter.

5.4 Dynamiske effekter når det er risiko for resonans eller betydelige vibrasjoner i konstruksjonen

Hvor egenskapene til konstruksjonen er slik at de ikke ligger innenfor grensene spesifisert i Figur 8, eller hvis trafikkhastigheten er større enn 200 km/h, er det en risiko for at resonans eller betydelige vibrasjoner av dekket kan forekomme (med en overskridelse av godkjente akselerasjoner, enderotasjon av konstruksjon, dekkedreining, ...). Disse dynamiske effektene er ikke dekket av de dynamiske faktorene spesifisert i Dynamisk faktor Φ

a) Ved hastighet over 200 km/h skal beregninger av dynamiske effekter utføres i henhold EN 1991-2:2003/AC:2010 paragraf 6.4.6.1.1.

Anvisninger for dynamiske beregninger er gitt i vedlegg c (informativt).

6 Horisontale krefter - karakteristiske verdier

6.1 Sentrifugalkrefter

På bruer hvor sporet helt eller delvis ligger i kurve skal sentrifugalkraften og overhøyden av sporet tas i betraktning.

Sentrifugalkreftene antas å opptre utover i horisontal retning i en høyde 1,80 m over skinneoverkant.

Figur 9: Laterale krefter på sporet

Beregningene skal baseres på maksimal hastighet i samsvar med linjesnittets tillatte hastighet. I tilfellet med Lastmodellene SW skal en hastighet lik 80 km/h antas.

Den karakteristiske verdi av sentrifugalkraften skal bestemmes iht. ligning 5.

Q_\text{tk} = \frac{v^2}{g\cdot R}\left(f\cdot Q_\text{vk}\right) = \frac{V^2}{127\cdot R}\left(f\cdot Q_\text{vk}\right)    (5)

\left(q_\text{tk}\right) \quad\quad\quad \left(f\cdot q_\text{vk}\right) \quad\quad\quad \left(f\cdot q_\text{vk}\right)

Qtk qtk: karakteristisk verdi av sentrifugalkraften (kN, kN/m)

QVK qvk: karakteristisk verdi av vertikallastene spesifisert i avsnitt 4.


f    reduksjonsfaktor (se nedenfor)

v    maksimal hastighet (m/s)

V    maksimal hastighet (km/h)

g    akselerasjon pga. gravitasjon (9,81 m/s2)

R    kurveradius (m)


I tilfellet med kombinasjonskurver bør hensiktsmessige gjennomsnittsverdier settes for kurveradiusen R.

Sentrifugalkraften skal alltid kombineres med vertikallasten. Sentrifugalkraften skal ikke multipliseres med den dynamiske faktor Φ.

For nye baner med prosjekterte hastigheter høyere enn 120 km/h skal følgende to tilfeller betraktes:

a) Lastmodell 71 med dynamisk faktor og sentrifugalkraften for V = 120 km/h iht. ligning .5 med f = 1.

b) For hastigheter over 120 km/h kan sentrifugalkraften, iht. til ligning 5 for dimensjonerende hastighet V, reduseres med reduksjonsfaktoren f lik:

f = \left[ 1 - \frac{V-120}{1000} \left(\frac{814}{V} + 1,75 \right) \cdot \left(1-\sqrt{\frac{2,88}{L_f}}\right)\right]     (6)

Lf    influenslengde (m) av den belastede del av spor i kurve på brua som er mest ugunstig for dimensjonering av konstruksjonsdelene som betraktes

V    maksimal spesifisert hastighet (km/h)

f = 1 for V ≤ 120 km/h eller Lf ≤ 2,88 m

f < 1 for 120 km/h < V ≤ 300 km/h (se Figur 10) og Lf > 2,88 m

f(V) = f(300) for V > 300 km/h og Lf > 2,88 m

Verdier av f for Lastmodell 71 er angitt i NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010 Trafikklaster på bruer, tabell 6.7 og plottet i Figur 10.

Ved beregning av sentrifugalkraftens størrelse, må den prosjekterende innhente opplysninger om kurveradius og sporets overhøyde så vel som største tillatte (dimensjonerende) hastighet på det aktuelle stedet der brua skal bygges.

Kraftresultantens skjæringspunkt med brudekket (se Figur 7), dvs. dens avstand fra bruaksen, vil gi grunnlag for trafikklastens fordeling.

Figur 10: Faktorer f for Lastmodell 71

I tillegg, for bruer som ligger i kurve, skal tilfellet med belastningen spesifisert i avsnitt Lastmodell 71 og, hvis anvendelig avsnitt Lastmodellene SW, også betraktes uten sentrifugalkraft (V = 0).

Klassifiserte vertikale laster (jf. avsnitt Lastmodell 71):

Lasttilfeller for sentrifugalkrefter er angitt i NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010 Trafikklaster på bruer, tabell 6.8.

Sentrifugalkreftene avhenger av strekningshastigheten og avtar med reduksjonsfaktoren f gitt ved ligning 6.

6.2 Slingrekraft

Slingrekraften settes som en konsentrert kraft som opptrer horisontalt på skinneoverkant, normalt på senterlinjen av sporet. Den skal benyttes på både rett og kurvet spor.

Den karakteristiske verdien av slingrekraften skal settes lik Qsk = 100 kN. Den skal verken multipliseres med faktoren α (se avsnitt 4.2) eller med faktoren f (se avsnitt 6.1).

Slingrekraften skal alltid kombineres med en vertikal last.

6.3 Påvirkning fra trekkraft (akselerasjon) og bremsing

Akselerasjons- og bremsekrefter opptrer på skinneoverkant i langsgående retning av sporet. De skal betraktes som jevnt fordelt over influenslengden Lf (se avsnitt 6.1).

Deres karakteristiske verdier skal settes som følger:

Trekkraft for Lastmodell 71 og Lastmodellene SW:

Qlak = 33 kN/m ∙ L(m) ≤ 1000 kN(5.7)

Bremsekraft for Lastmodell 71og SW/O:

Qlbk = 20 kN/m ∙ L(m) * ≤ 6000 kN(5.8)

Bremsekraft for Lastmodell SW/2:

Qlbk = 35 kN/m ∙ L(m) *(5.9)

  • Når det gjelder Lastmodell SW/0 og SW/2 skal det bare tas hensyn til de deler av konstruksjonen som er belastet iht. figur 3 og tabell 5.

Disse karakteristiske verdiene er anvendelige for alle typer sporkonstruksjoner, enten lange sveiste skinner eller laskede skinner, og med eller uten glideskjøter.

For baner med spesiell trafikk (f.eks. høyhastighetsbaner) kan trekk- og bremsekreftene settes lik 25 % av summen av aksellastene (aktuelt tog) som opptrer over lengden Lf, med en maks. verdi på 1000 kN for Qlak og 6000 kN for Qlbk.

Trekk- og bremsekrefter skal kombineres med de korresponderende vertikale laster inkludert støttillegg, men det regnes ikke med støttillegg på akselerasjons- og bremsekrefter.

For bru med to spor skal:

  • to spor med samme kjøreretning: akselerasjonskraft på den ene sporet kombineres med akselerasjon på det andre sporet.
  • to spor med hvert sin kjøreretning: bremsekraften på den ene sporet kombineres med akselerasjon på det andre sporet.

Når sporet er helsveist ved en eller begge ender av brua, overføres bare en del av trekk- eller bremsekraften gjennom dekket til lagrene. Den resterende kraften overføres gjennom sporet hvor den tas opp bak landkarene. Den delen av kraften som overføres gjennom dekket til lagrene er gitt i 6.4.

Akselerasjons- og bremsekrefter kan neglisjeres for lastemodell med tomme vogner.

6.4 Veiledning om langsgående krefter

6.4.1 Generelt og prinsipper

Der sporet er helsveist mellom brua og fyllingen ved en eller begge ender av konstruksjonen, vil langsgående krefter pga. akselerasjon eller bremsing bli tatt opp, delvis av friksjonsmassene bak landkaret hvor sporet er helsveist og delvis gjennom brulagrene. Også der sporet er helsveist og forårsaker motstand mot fri bevegelse av brudekket, vil enhver temperaturforskjell mellom skinnene og brudekket, eller bevegelse av brudekket, forårsake en indirekte langsgående kraft på brulagrene.

De langsgående kreftene som tas opp i konstruksjonen, skal tas i betraktning ved dimensjonering av lagrene og underbygningen.

Kravene her er for ballast spor. Kombinert respons fra sporkonstruksjon og brua for variable påvirkninger for bruer uten ballastlag, skal fastsettes for det enkelte prosjekt.

Følgende viktigste lasttilfeller skal betraktes ved beregning av de langsgående kreftene:

  • trekkraft og bremsing av tog
  • termiske effekter
  • deformasjon av konstruksjonen pga. vertikale laster
  • svinn og kryp av betongkonstruksjoner

Der sporet har en glideskjøt ved hver ende av konstruksjonen skal alle de langsgående kreftene tas opp ved lagrene (og underbygningen).

Konstruksjoner som belastes med jernbanetrafikk kan generelt klassifiseres som følger:

(a) konstruksjoner med et enkelt spenn eller kontinuerlige spenn med et fast lager ved en ende

(b) kontinuerlige konstruksjoner der de faste lagrene ikke er lokalisert ved en ende

(c) konstruksjoner med flere fritt opplagte spenn etter hverandre

Størrelsen av de langsgående kreftene som overføres til konstruksjonen skal beregnes ved å ta hensyn til motstanden mot langsgående bevegelse av sporet og konstruksjonsstivheten ved å bruke en lignende modell som den vist i figur 11.

Verdiene for langsgående plastisk skjærmotstand, k, skal settes lik 60 kN/m for belastet spor, og 30 kN/m for ubelastet spor.

For å beregne langsgående plastisk skjær motstand, se NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010 annex G.3.

Den maksimale relative forskyvning tillatt mellom skinnene og dekket er 5 mm. Ved betongbruer med gjennomgå­ende ballast og spor uten glideskjøt, opptrer det store tilleggskrefter i sporet som skyldes den store forskjellen i oppvarmingshastighet mellom bru og skinner. Disse kreftene er størst ved det bevegelige endelager, og skal settes lik 260 kN pr. spor.

Konstruksjonsstivheten definerer den totale motstand mot langsgående forskyvning av dekket som kan mobiliseres av underbygningen på lagrene, og skal ta hensyn til bøyning og overføring via understøttelsen nedenfor lageret og rotasjon av fundamentet.

Figur 11: Konstruksjonsmodell klasse (a)


Parametre som påvirker den kombinerte oppførselen av konstruksjonen og spor, og skal tas hensyn til i analysen er angitt i NS-EN 1991-2:2003+NA:2010, 6.5.4.2.

6.4.2 Vurdering av krefter i konstruksjonen

For konstruksjoner i klasse (a) og (b), definert i avsnitt 6.4.1, kan en vurdering av kreftene overført til konstruksjonen baseres på koeffisienter gitt i tabell for akselerasjon og bremsing, (ligning 10, 11 eller 12 for termiske effekter) dersom betingelsene spesifisert nedenfor er oppfylt.

For konstruksjoner i klasse (c) kreves en særskilt beregning som i avsnitt 6.4.1.

De spesifiserte betingelsene er:

(i) Hvis sporet er helsveist (dvs. uten glideskjøt), skal konstruksjonens ekspansjonslengde begrenses som følger:

  • for stålkonstruksjoner med ballast:90 m1)
  • for betong- eller samvirkekonstruksjoner med ballast:120 m1)

1) NS-EN 1991-2 anbefaler kortere ekspansjonslengder

(ii) Minimumsverdien for langsgående plastisk skjærmotstand skal være 12 kN/m for ubelastet spor og 25 kN/m for belastet spor med skinneprofil UIC60.

(iii) Temperaturvariasjonene relatert til en initiell temperatur på 10oC skal ikke overskride ± 35oC for dekket og ± 50oC for skinnene, og den temperaturforskjellen mellom dekket og skinnene skal ikke overskride ± 20oC.

(iv) Forskyvningen av dekket skal begrenses til 5 mm under akselerasjons- eller bremsekrefter multiplisert med faktorene gitt i tabell. Der sporet har en glideskjøt ved hver ende av brua skal forskyvningen begrenses til 30 mm.

For langsgående krefter som virker på et fast lager, se tabell G.1 i Annex G1 i NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010.

6.4.3 Langsgående krefter pga. temperaturvariasjoner

For bruer med helsveist spor og ballast som har ett fast lager, skal den karakteristiske verdien av den langsgående kraften på lagernivået beregnes ved:

FTK = ±20 ∙ LT i kN pr. spor for konstruksjoner i klasse (a) (10)

FTK = ±20 ∙ (L2 - L1) i kN pr. spor for konstruksjoner i klasse (b) (11)

L1 og L2 har følgende verdier:

Figur 12: Kontinuerlig konstruksjon klasse (b) der de faste lagrene ikke er lokalisert ved en ende

For bruer med gjennomgående ballast med en glideskjøt i den bevegelige enden av dekket og helsveist over det faste lageret i den andre enden (konstruksjoner i klasse (a)), skal den karakteristiske langsgående kraften på lagrene beregnes ved:

FTK = ± (400 + 5 LT) i kN pr.spor (12)

Kraften er begrenset til 1100 kN pr. spor

For enhver bru hvor sporet har glideskjøter ved begge ender av dekket gjelder:

FTK = 0 (13)

6.4.4 Langsgående krefter pga. trekkraft (akselerasjon) og bremsing

Bare en del av akselerasjons- og bremsekraften overføres gjennom brudekket til lagrene. Resten av kraften overføres av sporet til friksjonsmassene bak landkaret.

For bruer med gjennomgående ballast, enten de er helsveist eller med glideskjøt i en ende, finner man den karakteristiske akselerasjons-/bremsekraften (Fbk) som overføres gjennom dekket til lagrene ved å mulitiplisere den totale kraften som påføres skinnene (Qlak eller Qlbk) med koeffisienten gitt i Tabell 3.

Tabell 3: Koeffisienter for trekk- og bremsekrefter på konstruksjoner i klasse (a) og (b)
Total lengde av konstruksjonen Helsveist spor Glideskjøt ved en ende
(m) Enkelt- eller dobbeltspor Enkelt- eller dobbeltspor
30 0,5
60 0,5 0,6
90 0,6 0,65
120 0,7 0,70
150 0,75 0,75
180 0,80
210 0,85
240 0,90
270 0,90
300 0,90

For bruer med glideskjøt ved begge ender av dekket:

Fbk = Qlak, Qlbk(14)

6.4.5 Langsgående krefter pga. nedbøyning av konstruksjonen

Det henvises til NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010, 6.5.4.6 (5) og (6).

7 Kompletterende regler med hensyn til vind på jernbaneteknikk

De alminnelige bestemmelsene angående evalueringen av karakteristiske verdier av vindlaster på bruer er definert i NS-EN 1991-1-4:2005+NA:2009 Vindlaster.

Nedenfor er det gitt noen utfyllende bestemmelser for spesielle tilfeller angående bruer.

Konstruksjoner som bærer jernbanetrafikk skal, ved beregning av vindlast, beregnes til å bære en uendelig lengde av tog med høyde lik 4,0 m over skinneoverkant.

Følgende kombinasjoner skal betraktes:

  • Vertikale jernbanelaster inkludert dynamisk faktor sammen med vindlaster. Begge krefter bør opptre som dominerende, en om gangen.
  • En jevnt fordelt vertikal last lik 10,0 kN/m kalt "tomme vogner" (kombinasjonsfaktor Ψ0 = 1,0) uten dynamisk faktor for kontroll av tverrstabilitet sammen med vindkraft. Kraften plasseres for å gi den ugunstigste effekt på det konstruksjonselementet som betraktes.

Hvis ikke annet påvises, skal vindtrykket settes lik 2,0 kN/m2. Formfaktoren settes da til 1,0.

8 Trykk- og sugeffekter fra passerende tog (aerodynamiske effekter)

8.1 Generelt

Passerende togtrafikk utsetter konstruksjonen nær sporet for en vandrebølge av vekslende trykk og sug (se figur 13 og 14).

Strørrelsen av lasten avhenger hovedsakelig av:

a) kvadratet av togets hastighet b) togets aerodynamiske form c) konstruksjonens form d) posisjonen, spesielt avstanden fra sporet til konstruksjonen

Ved kontroll i bruddgrensetilstand og utmattingsskade skal lastene angis ved ekvivalente laster ved front- og bakenden av toget.

De ekvivalente lastene betraktes som karakteristiske verdier av lastene.

For tunnelportaler skal Laster#Trykk-_og_suglaster anvendes.

8.1.1 Dynamisk forstørrelse av aerodynamiske effekter fra togtrafikk

For lette konstruksjoner nær sporet (f.eks. støyskjermer) skal vandrebølgens hastighet i konstruksjonen beregnes. Når vandrebølgen er mindre eller lik maksimumshastigheten til den nærliggende togtrafikken, skal det utføres en spesiell analyse for å bestemme den dynamiske forstørrelsesfaktoren for aerodynamisk lasteffekt i konstruksjonen.

Analysen bør ta hensyn til variasjonen i lasteffekter gjennom hele konstruksjonens lengde, og forstørrelsen av lasteffekter ved diskontinuitet i konstruksjonen og ved konstruksjonens ender.

8.2 Plane vertikale overflater parallelle til sporet

(f.eks. støyskjermer)

De karakteristiske verdiene av lastene ±q1k er gitt i figur 13.

(NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010, Figur 6.22)
Figur 13: Karakteristiske verdier av laster q1k for enkle vertikale overflater parallelle til sporet

Lastene anvendes for tog med en ugunstig aerodynamisk form og bør minskes med:

  • en faktor k1 = 0,85 for tog med en gunstig aerodynamisk form
  • en faktor k1 = 0,6 for strømlinjeformede tog

Hvis høyden av en konstruksjonsdel (eller deler av dens påvirkede areal) er ≤ 1,0 m eller hvis lengden er ≤ 2,50 m, skal lastene q1k økes med en faktor k2 = 1,3.

8.3 Plane horisontale overflater over sporet

(f.eks. overliggende beskyttende konstruksjoner)

De karakteristiske verdiene av lastene ±q2k er gitt i figur 14.

Belastet bredde av konstruksjonsdelen som betraktes kan ha en utstrekning på opp til 10 m fra sporets senterlinje.

(NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010, Figur 6.23)
Figur 14: Karakteristiske verdier av laster q2k for enkle horisontale overflater over sporet

I tilfellet hvor tog krysser hverandre skal kreftene adderes. Bare to spor skal betraktes.

Lastene q2k kan reduseres med faktoren k1 definert i avsnitt 8.2.

Lastene som opptrer på kantlister som krysser sporet kan reduseres med en faktor 0,75 over en bredde på opp til 1,50 m.

8.4 Plane horisontale overflater langs sporet

(f.eks. plattformtak)

De karakteristiske verdiene av lastene ± q3k er gitt i figur 15 og anvendes uavhengig av den aerodynamiske formen på toget.

For hver posisjon langs overflatene som skal dimensjoneres, skal q3k bestemmes som en funksjon av avstanden ag fra det nærmeste sporet. Lastene skal adderes hvis det er spor på begge sider av konstruksjonsdelen som betraktes.

Hvis avstanden hg overskrider 3,80 m kan kraften q3k reduseres med en faktor k3:

\begin{array}{llr}
k_3 =\frac{(7,5-h_g)}{3,7} & \text{for } 3,8 \text{ m} < h_g < 7,5 \text{ m} & (15)\\
k_3 = 0 & \text{for } h_g \geq 7,5 \text{ m} & (16)
\end{array}

hg = avstand fra skinnetopp til undersiden av konstruksjonen

(NS-EN 1991-1-2:2003+NA:2010, Figur 6.24)
Figur 15: Karakteristiske verdier av laster q3k for enkle horisontale overflater langs sporet

8.5 Parallelle overflatekonstruksjoner langs sporet med vertikale og horisontale eller skrå overflater

(f.eks. krumme støyskjermer, visse plattformtak)

De karakteristiske verdiene av lastene ± q4k som er gitt i figur 16 skal anvendes normalt på overflaten som betraktes. Lastene tas fra grafene i figur 13 ved å benytte fiktive sporavstander lik

ag = 0,6 a g.min + 0,4 a g,maks (17)

Avstanden ag, min. og ag, maks. er vist i figur 16.

Hvis ag, maks. > 6 m settes verdien ag, maks. = 6.

Faktorene k1 og k2 gitt i avsnitt 8.2 skal brukes også her.

Figur 16: Definisjon av avstandene ag,min. og ag, maks. fra senterlinje av spor

8.6 Overflater som omgir sporene over en begrenset lengde (15 - 20 m)

(horisontal overflate over sporene og minst en vertikal vegg, f.eks. stillas, midlertidige konstruksjoner)

Alle lastene skal anvendes uavhengig av den aerodynamiske formen på toget:

  • til full høyde av de vertikale overflatene:

± k4 ∙ q1k(18)

q1k i henhold til 8.2

k4 = 2

  • til de horisontale overflatene:

± k5 ∙ q2k(19)

q2k i henhold til 8.3

k5 = 2,5 hvis ett spor er innesluttet

k5 = 3,5 hvis to spor er innesluttet

8.7 Kombinasjon av aerodynamiske effekter og vindlaster

Lastene pga. aerodynamiske effekter fra jernbanetrafikk og lastene pga. vind (se NS-EN 1991-1-4)skal kombineres. Hver last skal betraktes individuelt som en dimensjonerende variabel last, den andre lasten med sin kombinasjonsverdi.

Hvis konstruksjonsdelen ikke er direkte utsatt for vind skal lasten qik bestemmes for kjørehastigheter hvortil hastigheten av frontvinden skal adderes.

9 Ulykkeslaster

9.1 Ulykkeslaster fra jernbanetrafikk

9.1.1 Avsporing under bruer

Jernbanebruer og overgangsbruer skal dimensjoneres iht. NS-EN 1991-1-7:2006+NA:2008, 4.5.

9.1.2 Avsporing på bruer

For dimensjoneringslaster for avsporing henvises til NS-EN 1991-2: 2003+NA:2010,6.7.

For konstruksjonsdeler over skinneoverkant skal tiltak for å begrense eventuell skade være godkjent av Bane NOR.

9.2 Ulykkeslast pga. nedriving av kontaktledningsutstyr

Kraften som overføres til konstruksjonen som en konsekvens av brudd på en bæreline, skal betraktes som en statisk kraft som angriper i retning av den intakte delen av bærelina. Dimensjonerende verdi av denne ulykkeslasten skal settes lik 20 kN.

Det skal antas at følgende antall bæreliner og kontaktledninger kan ødelegges samtidig:

1 spor: 1 bæreline og kontaktledning
2 - 6 spor: 2 bæreliner og kontaktledninger
mer enn 6 spor: 3 bæreliner og kontaktledninger

Vaierne som betraktes som ødelagt skal være de som gir det mest ugunstige lasttilfellet.

9.3 Ulykkeslaster fra veitrafikk

Ulykkeslaster pga. veikjøretøyer er definert i NS-EN 1991-1-7:2006+NA:2008,4.3.

Ved kollisjoner med bruoverbygningen skal det tas i betraktning at jernbanebruer i mange tilfeller er mye mer følsomme overfor kollisjon enn veibruer. Den spesifiserte kollisjonskraften for kjøretøy og sammenhengen med vertikal klaring og andre former for beskyttelse er definert av Vegdirektoratet.

9.4 Ulykkeslaster fra brann

Generelt gjelder:

a) Det skal foretas en helhetsvurdering av konsekvenser og konstruksjonens virkemåte i brannsituasjonen. Her inngår også en vurdering av konsekvenser når deler av konstruksjonen fjernes (brutt sammen).

b) Konstruksjonen skal være utformet på en slik måte at skadeomfanget er begrenset til ulykkesstedet.

For løsmassetunneler og lukkede overbygg over 100 m:

c) NS-EN 1991-1-2:2002+NA:2008 skal brukes sammen med delene som omhandler branndimensjonering i NS-EN 1992 til NS-EN 1996 og NS-EN 1999, som gir regler for prosjektering av konstruksjoner for brannmotstand.

d) Løsmassetunneler som kan føre til kollaps i viktige tilstøtende konstruksjoner skal tunnelens hovedkonstruksjon motstå branntemperatur i et tidsrom som er tilstrekkelig langt til at de truede delene av tunnelen og tilstøtende konstruksjoner kan evakueres. Dette tidsrommet skal angis i beredskapsplanen. (TSI-SRT 4.2.1.2 b)).

9.5 Ulykkeslaster fra steinspranglast

For dimensjonering av steinspranglast på overbygg skal Statens Vegvesen «VD rapport 32 Sikring av veger mot steinskred» vedlegg 1 anvendes.

9.6 Ulykkeslaster fra snøskred

For dimensjonering av snøskredlast på overbygg skal Statens Vegvesen håndbok V138 anvendes.

9.7 Ulykkeslaster fra flom- og sørpeskred

For dimensjonering av flom- og sørpeskredlast på overbygg skal Statens Vegvesen håndbok V139 anvendes.

10 Bruksgrensetilstand for deformasjoner og vibrasjoner

10.1 Generelt

Dette kapitlet spesifiserer grensene for deformasjon som skal beregnes ved prosjektering av nye bruer. Store deformasjoner av brua kan sette trafikken i fare ved å forårsake uakseptable endringer i sporgeometri og store vibrasjoner i brukonstruksjonene. Dette kan påvirke lastene som påføres brua, og forårsake tilstander som medfører ubehag for passasjerene.

Kontroller av deformasjoner av brua skal utføres for følgende tilstander:

  • for sikkerhetsformål
    • vertikale akselerasjoner av dekket
    • dreininger av dekket
    • rotasjon av endene av dekket
    • endring av horisontal vinkel
  • for passasjerkomfort
    • vertikale nedbøyninger av dekket
    • akselerasjoner

Det er også nødvendig å forsikre at enhver deformasjon holder seg innen de elastiske grenser for de anvendte materialene.

Grensene gitt i dette kapittelet tar hensyn til det tilfelle at noen lasteffekter er kompensert av sporvedlikehold (f.eks.: setninger av fundamenter, krypeffekter, ....).

10.2 Grensetilstander for trafikksikkerhet

10.2.1 Vertikal akselerasjon av dekket

Disse kontrollene skal utføres for hastigheter V > 200 km/h eller når egenfrekvensen til konstruksjonen ikke befinner seg innenfor grensene vist i figur 8. De skal kontrolleres for virkelig trafikk definert i NS-EN 1991-2:2003+NA:2010, 6.4.6.2. og i NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA:2016, A2.4.4.2.1.

Det skal benyttes en grenseverdi på 0,35 g for vibrasjoner med gjennomgående ballast opp til den største av verdiene:

  1. 30 Hz.
  2. 1,5 ganger frekvensen til den laveste egensvingeformen for den aktuelle konstruksjonsdelen.
  3. Frekvensen til den tredje egensvingeformen for den aktuelle konstruksjonsdelen.

Hvor V ≤ 200 km/h og egenfrekvensen til konstruksjonen befinner seg innenfor grensene vist i figur 8, er risikoen for store akselerasjoner tilfredsstilt forutsatt at grensene for deformasjon gitt i tabell 7 er tilfredsstilt.

10.2.2 Dreining av dekket

Dreiningen av brudekket skal beregnes i henhold til NS-EN 1991-2:2003+NA:2010,

10.2.3 Rotasjon ved enden av dekket (for spor med ballast)

Det henvises til NS-EN 1991-2:2003+NA:2010, 6.4.6.2. og i NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA:2016, A2.4.4.2.2.

10.2.4 Horisontale forskyvninger av dekket

Det henvises til NS-EN 1991-2:2003+NA:2010, 6.4.6.2. og i NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA:2016, A2.4.4.2.4.

Egenfrekvensen for horisontal vibrasjon skal være ≥ 1,2 Hz. I beregningsmodellen som benyttes for denne kontrollen, skal brubjelken være fast opplagt og leddet i hver akse med hensyn på svingninger i horisontalplanet.

10.3 Grensetilstander for passasjerkomfort

De vertikale nedbøyningene skal beregnes i henhold til NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA:2016, A2.4.4.3.

For provisoriske bruer skal tillatt vertikal nedbøyning settes lik L/500 med tillatt hastighet < 60 km/h.

11 Lastmodeller for utmatting

Ved prosjektering av bruer for jernbanetrafikk skal det søkes å unngå detaljer som kan være ugunstige med hensyn på utmatting. Kontrollomfanget ved produksjonen skal være slik at beskrevet kvalitet oppnås. Det bør også være et inspeksjonsprogram for ferdige bruer for å oppdage eventuell utmattingsskade.

Alle konstruksjonsdeler som utsettes for vekslende last, med unntak av lagrene, skal undersøkes med hensyn på utmatting.

Trafikkvolumet antas til 20 • 106 tonn/år.

  • For Østfoldbanen skal benyttes trafikkvolum som foreslått i NS-EN 1991-2:2003+NA:2010,6.9.
  • For Ofotbanen benyttes årlig volumtrafikk. Dette koordineres med banesjef og Teknologi.

Dersom ikke annet er opplyst skal det for togtrafikk benyttes standard blandet trafikk i henhold til vedlegg b.

For konstruksjoner med flere spor skal utmattingsbelastningen anvendes på maksimalt to spor, og det skal antas at 12 % av trafikken krysser brua på samme tid.

Dersom ikke annet er oppgitt skal det regnes med 100 års dimensjonerende brukstid.

I spesielle tilfeller (for eksempel ved etterregning av gamle bruer eller for spesielle baner) kan det regnes med andre trafikkspektre. Togtyper og trafikkblanding vil da bli oppgitt av Bane NOR.

12 Vedlegg

Vedlegg a (.pdf) Dynamiske faktorer 1 + N for kontrollregning av eksisterende bruer (normgivende)

Vedlegg b Basis for prosedyrer for vurdering av utmatting for jernbanebruer med lav hastighet