PODURI DE METAL - Sa seze structura unui pod metallic de cale ferata normala, simpla, in aliniament

 

PODURI DE METAL

 

Sa se proiecteze structura unui pod metallic de cale ferata normala, simpla, in aliniament, cunoscand urmatoarele date:

• Deschiderea tablierului metalic: L=42m;
• Linia de cale ferata este electrificata
• Convoiul de calcul T8,5

Schema geometrica a tablierului:

ELEMENTE GENERALE DE PROIECTARE

1.ALEGEREA SOLUTIEI CONSTRUCTIVE

Alegerea solutiei constructive.

• Grinzile metalice se vor realiza in varianta grinzi metalice cu inima plina cu sectiune variabila;
• Suprastructura metalica se proiecteaza in solutie sudata cu imbinari de montaj realizate cu SIRP si nituri;
• Se va utiliza otel carbon marca OL52;
• Varianta constructive: cale jos, pe lonjeroni si antretoaze.

Calculul schemei geometrice:

Mai departe sunt prezentate elementele constituve ale podului cu dimensiunile lor aferente.

-latimea grinzii

-inaltimea inimii

deschiderea lonjeronilor

lungimea unui panou de contravantuire

Raportul laturilor panourilor de contravantuire a lonjeronilor este de ,corespunzator unui unghi de 41º60' format de diagonalele contravantuirii cu talpile superioare ale lonjeronilor.

Alegerea materialului.

Se alege otel de carbon de uz general marca OL52. Pentru alegerea clasei de calitate, se calculeaza coeficientul de periculozitate:

G=K*S*B=1.4*0.7*1.4=1.5.

Considerand temperatura minima de exploatare -30°C si grosimea laminatelor mai mare sau egala cu 30mm=> clasa de calitate 3.

ALCATUIREA SI CALCULUL GRINZILOR CAII

Alcatuirea si calculul lonjeronilor.

2.EVALUAREA ACTIUNILOR SI SOLICITARILOR LONJERONILOR

I.Actiuni permanente:

-greutatea proprie a unui lonjeron este:

si unde deschiderea lonjeronului=5.40m

-greutatea caii conform STAS 1489-78 pentru convoiul T 8,5:

-actiunea convoiului tip:

II.Gruparea II de incarcari:

1.Forta de serpuire(tangaj):S=60KN

2.Actiunea vantului:

M_wh=w*a²/20

h_conv=3.5m

h_cale=0.4m

h_lonjeron=0.6m

h_antretoaza=0.9m

h_{gr pp}=L/10=4.2m

p_w=150 daN/m²

3.PREDIMENSIONARE

Predimensionarea lonjeronilor

• Stabilirea solicitarilor:

Gruparea I:

Modulul de rezistenta necesar se determina cu relatia:

W_z=M_z/σ_a; σ_a =2400daN/cm² pt OL52.

Pentru:

-camp final:

-camp intermediar:

-reazeme:

Inaltimea inimii lonjeronului:

t_i=12mm

h_l=1,1*sqrt(W_z/t_i)=1,1*sqrt(1756/1,2)=42.08cm=> se adopta h_i =420mm

iar grosimea talpilor t_p=20mm.

Stabilirea latimii talpilor:

b_p=(I_znec-I_i)/(I_p/cm)

I_i=t_i*h_i³/12=1,2*42³/12=7409 cm⁴

I_p/cm=1937 cm⁴/cm pentru t_p=2,0 cm si h_i=42 cm

Rezulta, pentru:

-camp final:

-camp intermediar :

-reazem:

Elementele sectiunii:

1.camp final:inima:

talpi:

2.camp intermediar:inima:

talpi:

Camp final:

Camp intermediar

4.VERIFICARI DE REZISTENTA

1.Verificarea eforturilor unitare normale maxime

a.)-pentru gruparea I de actiuni:

-camp final:

-camp intermediar(r.):

b.)-pentru gruparea II de actiuni:

-camp final:

-camp intermediar:

2.Verificarea eforturilor unitare tangentiale maxime:

-forta taietoare este preluata de inima grinzii

3.Verificarea eforturilor unitare:

4.Verificarea eforturilor unitare echivalente:

5.Verificarea sagetii lonjeronului:

6.Verificarea stabilitatii generale:

-camp final:

-camp intermediar:

Nu verifica, redimensionam, cu b_p=220mm

-camp intermediar:

Rezulta, pentru camp marginal, intermediar si reazeme: b_p=220mm

7.Verificarea stabilitatii locale a inimii:

In cazul incovoierii pure

-in cazul lonjeronilor:- nu apare voalare.

5.ALCATUIREA SI CALCULUL CONTRAVANTUIRII LONJERONILOR

Calculul contravantuirii dintre lonjeroni se face la actiunea directa a fortei de serpuire si a presiunii vantului pe convoi,la partea superioara a acestuia.Contravantuirile lonjeronilor se realizeaza din profile laminate prinse nituit si de aceea se poate folosi otel OL37.

Avem de determinat eforturile in barele: 0-1'; 1'-2

-actiunea vantului ce se transmite la contravantuirile lonjeronilor este:

Dimensionarea diagonalelor

-diagonalele si 1'-2 au lungimea teoretica:

Dimensionarea montantilor

Prinderea de guseu a barelor de contravantuiri

se adopta

6.ALCATUIREA SI CALCULUL ANTRETOAZELOR

-din convoi aditional:

din convoi T8.5:

-pentru verificare:

-se va multiplica cu coeficientul dinamic :

Predimensionarea antretoazei

-gruparea I (actiuni verticale)

-calculul lui

-inaltimea antretoazei:

7.VERIFICARI DE REZISTENTA

1.Verificarea eforturilor unitare normale maxime:

2.Verificarea eforturilor unitare tangentiale maxime:

3.Verificarea eforturilor unitare echivalente:

4.Verificarea la oboseala:

-grupa de crestere

-structura cu o singura linie

-21 milioane de tone/an

-marim:

5.Verificarea sagetii:

B=5.90m

6.Verificarea stabilitatii generale:

Distanta dintre axele lonjeronilor este de 1.8m.

7.Verificarea stabilitatii locale a inimii:

M=101986daNm T=49915daN

-se calculeaza efortul unitar critic de comparatie:

-pentru otel OL52 limita de curgere este

-consideram ca si calculam coeficientul de siguranta efectiv la voalare:

-prin urmare stabilitatea locala a inimii este asigurata.

8.CALCULUL PRINDERII LONJERONULUI DE ANTRETOAZA

Prinderea se proiecteaza cu suruburi de inalta rezistenta pretensionate pentru solicitarile din gruparea I de actiuni. Lonjeronii si antretoazele au sectiuni dublu T sudate confectionate din otel OL 52.

1.Alcatuirea constructiva a prinderii lonjeronilor de antretoaza.

Se adopta sistemul de prindere cu talpa superioara a lonjeronului la nivelul talpii superioare a antretoazei.

2.Calculul prinderii lonjeronului de antretoaza.

Reactiunile verticale pentru calculul elementelor de prindere ale lonjeronilor se calculeaza cu relatia:

Prinderea lonjeronilor de antretoazele curente se face cu suruburi M22 prin intermediul unor corniere de prindere .Suruburile care prind cornierele de inima lonjeronului lucreaza cu doua suprafete de frecare si rezulta:

-se adopta 5M22

Suruburile care prind cornierele de inima antretoazei lucreaza cu o singura suprafata de frecare:

-se adopta 9M22.

3.Calculul platbandei de continuitate a lonjeronului.

Forta axiala de intindere care actioneaza aupra platbandei de continuitate este data de relatia:

Aria necesara pentru platbanda de continuitate:

Considerand latimea platbandei de continuitate egala cu latimea talpii lonjeronului (egala cu 200mm),rezulta grosimea necesara pentru platbanda de continuitate si placile de transfer de la talpa inferioara:

Numarul suruburilor de prindere a paltbandei de continuitate de la talpa superioara si a placilor de transfer de la talpa inferioara este: -se dispun 10M22.

Verificarea platbandei de continuitate se face in dreptul primului rand de suruburi ce prind platbanda de talpa lonjeronului, cu relatia:

9.ALCATUIREA SI CALCULUL GRINZILOR PRINCIPALE

Structurile alcatuite din placi denumite "cu inima plina" in comparative cu cele alcatuite din sisteme de bare denumite "cu zabrele" conduc in general la un consum mai ridicat de material, dar la un consum mai redus de manopera si se preteaza mai usor tipizarii si automatizarii executiei.Podurile pe grinzi cu inima plina ofera un aspect estetic superior structurilor din bare.

1.Stabilirea solicitarilor. Calculul momentelor incovoietoare.

Conform STAS 1489-78, greutatea proprie a structurii si a caii pentru grinzi principale cu inima plina ,cale jos,cu deschiderea L>10m se stabileste cu relatia:

iar pentru o grinda

Cu aceasta valoare se calculeaza momentul maxim din incarcarile permanente:

Pentru momentele din incarcarile permanente uniform distribuite se foloseste relatia:

Momentul din incarcarile utile produse de convoiul T8.5.La structura proiectata grinzile principale sunt simplu rezemate,asadar momentul maxim se calculeaza cu relatia:

-pentru o grinda:

Momentul maxim intr-o sectiune "x" va fii:

, iar este coeficientul dinamic calculat cu relatia:

Rezultatele sunt centralizate in tabelul urmator:

2.Calculul fortelor taietoare

Forta taietoare maxima din incarcarea permanenta este:

Forta taietoare intr-o sectiune oarecare "x" se calculeaza cu relatia: , cu ajutorul careia putem calcula fortele taietoare pe reazeme si in dreptul fiecarei antretoaze.

3.Predimensionarea grinzii

Inaltimea inimii se alege pe baza urmatoarelor criterii:

a.)criteriul economic- greutatea grinzii trebuie sa fie minima:

b.)criteriul de deformatie-sageata maxima din incarcari utile sa nu depaseasca sageata admisibila .

se adopta

-grosimea inimii se stabileste cu relatia: se adopta .

-stabilirea dimensiunilor talpilor:aria necesara pentru fiecare talpa este

Raportul intre latimea "b" a talpii si inaltimea inimii se recomanda: se adopta b=800mm

.

Pentru talpa comprimata este necesara si verificarea distantei libere b', a talpii, de la marginea inimii ce nu trebuie sa depaseasca valoarea: .

marim t=30mm.

Astfel dimensiunile de calcul ale sectiunii grinzii principale sunt:.

10.VERIFICARI DE REZISTENTA

1.Verificarea conditiei de rezistenta.

-eforturile unitare normale corespunzatoare momentului incovoietor maxim:

-eforturile unitare tangentiale corespunzatoare fortei taietoare maxime de pe reazem:

2.Verificarea prinderilor sudate in sectiunea de la mijlocul deschiderii.

-eforturile unitare de lunecare:

-eforturile unitare din moment incovoietor:

-verificarea eforturilor echivalente se face cu relatia:

-verificarea la oboseala a sudurii se face cu relatia:

-avem:

3.Verificarea sectiunii grinzii.

Se calculeaza caracteristicile geometrice ale celor doua sectiuni:

-sectiunea 1-1():

-sectiunea 2-2():

Se obtine lungimea teoretica a platbandei de la talpa superioara:

lungimea platbandei devine:.

.

Sectiunile reale de variatie a sectiunii platbandelor se vor afla la urmatoarele distante masurate de la axa de rezemare:

-la talpa superioara:.

-la talpa inferioara:.

4.Verificarea deformatiei elastice.

Nu verifica conditia, deci redimensionam:

Astfel dimensiunile de calcul ale sectiunii grinzii principale sunt:.

5.Stabilirea pozitiei primei rigidizari transversale dupa sectiunea de reazem.

Pozitia primei rigidizari transversale rezulta din conditia de verificare la voalare a unui panou de inima solicitat numai la eforturi unitare tangentiale:

.

, unde t=grosimea inimii

b=latimea panoului.

Prima rigidizare transversala se prevede la din axul de rezemare.

6.Verificarea stabilitatii generale a grinzii principale.