ВСН 141-90. Нормы проектирования контактной сети

Q^с_н = q_нзС_хF_к, (3)

где С_х - аэродинамический коэффициент, принимаемый по п. 2 18 настоящих Норм и по обязательному приложению 4 СНиП 201.07-85 по нагрузкам и воздействиям; F_к - площадь конструкции или ее части по наружному габариту, перпендикулярная направлению ветрового потока, м².

2.13. Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства Q^п_н Н определяют по формуле:

Q^п_н = 0,73Q^с_нv_пm_п, (4)

где v_п- коэффициент пространственной корреляции пульсации давления ветра, принимаемый по табл. 3; m_п - коэффициент пульсаций давления ветра, принимаемый по рис. 3.

2.14. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Q^с_нН на провода и передаваемой с проводов на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства определяют по формуле:

Q^с_н= _нq_нвС_хF_к, (5)

где _н - коэффициент, учитывающий неравномерность давлений ветра вдоль пролета, принимаемый равным: при давлении ветра до 400 Па - 0,9; 401-650-0,8; 651-1000-0,7; более 1001 Па - 0,65; при механическом расчете проводов и длин пролетов _н = 1.

Рис. 3. Коэффициент пульсаций давления ветра

2.15. При наличии многолетних (не менее 20 лет) данных местных гидрометеостанций о скоростях ветра допускается определять нормативное ветровое давление по выражению:

q_o = 0,0615v²_о,

где v_о - скорость ветра на уровне 10 м над поверхностью земли, соответствующая десятиминутному интервалу осреднения и превышаемая в среднем в 10 лет, м/с

2.16. Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки, передаваемой с проводов на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства Q^п_н H, находят по формуле:

Q^п_н = 0,73Q^с_нv_пm_п_п, (6)

где _п - коэффициент динамичности, принимаемый по рис. 4 в зависимости от веса провода (проводов) (при гололеде вместе с весом отложения).

Таблица 3

Линейный размер конструкций. Длина пролета

2

5

10

15

20

25

35

45

55

65

70

75

v_п

0,89

0,87

0,85

0,82

0,80

0,77

0,75

0,72

0,67

0,62

0,58

0,54

Рис. 4. Коэффициент динамичности для проводов контактной сети

2.17. При расчете ветровой нагрузки, передаваемой с проводов на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства контактной сети, следует принимать следующие коэффициенты надежности по ветровой нагрузке:

а) при расчете по прочности - 1,3;

б) при расчете по деформациям - 1,0;

в) при расчете по образованию трещин в железобетонных опорах - 0,75.

Расчетное значение ветровой нагрузки на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства следует определять как произведение нормативного значения на коэффициент надежности по ветровой нагрузке 1,2.

Механический расчет проводов выполняют на нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки, принимая нормативное ветровое давление q_o (п. 2.11), умноженное на коэффициент 1,10.

2.18. При определении ветровой нагрузки на провода и конструкции контактной сети значения аэродинамического коэффициента лобового сопротивления С_х принимать следующие:

а) одиночные провода и тросы диаметром 20 мм и более - 1,10;

б) то же диаметром менее 20 мм и также на провода и тросы, покрытые гололедом - 1,20;

в) одиночные контактные провода и тросы цепной подвески с учетом зажимов и струн - 1,25;

г) двойные контактные провода с расстоянием между ними 40 мм на нулевых местах и на насыпях высотой до 5 м от сопротивления единичного провода - 1,55, то же на насыпях более 5 м - 1,85;

д) железобетонные опоры кольцевого и круглого сечения - 0,7;

е) ригели жестких поперечин по пп. 2.19-2.22 данных Норм;

ж) плоские элементы конструкций - 1,4.

2.19. Расчет ветровых .нагрузок на ригели жестких поперечин следует выполнять в соответствии с рекомендациями СНиП 2.01.07-85 по нагрузкам и воздействиям и дополнительными рекомендациями пп. 2.20-2.22 настоящих Норм.

2.20. Ветровые нагрузки на ригели жестких поперечин необходимо определять для отсека фермы и приводить затем к нагрузке на 1 м.

За отсек принята часть фермы, заключенная между двумя поперечными сечениями на длине панели и характеризующаяся схемой решетки и геометрическими параметрами, которые повторяются по длине фермы (рис. 5).

2.21. Горизонтальную расчетную нагрузку на отсек ригеля х₁ Н определяют при действии ветра вдоль пути:

,

где n_в - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый равным 1,2; - характерная площадь с наветренной стороны отсека фермы (м²), определяемая для четырехгранных ферм по формуле:

= S_п + S_пв + n_ркS_рк + n_рпS_рп + n_ркгS_ркгcos³_c + 0,5n_рксS_рксcos³_c,

где S_п, S_пв, S_рк, S_pп, S_pкг, S_pкc - характерные площади стержней отсека, соответственно нижнего и верхнего поясов, раскосов, распорки, раскоса горизонтальной грани, раскоса в поперечном сечении, м², определяемые по формулам (7).

S_п = d_пl_о; S_пв = d_вl_о;

; ;

; ;

, (7)

где d_н, d_в - ширина полки нижнего и верхнего пояса, м; l_o - длина отсека, м; d_{рк, оп, ркг, ркс} - ширина полки стержней решетки, м; _р - угол между поясом и раскосом в поперечном сечении, град; n_рк, n_рп - число раскосов, распорок на одной вертикальной грани отсека; n_ркг - число раскосов на одной горизонтальной грани отсека; n_ркс - число раскосов в поперечных сечениях четырехгранного отсека; _r, _c - углы отклонения от вертикали раскосов, расположенных на горизонтальной грани отсека и в поперечном сечении отсека четырехгранной фермы.

Аэродинамический коэффициент С_х1 определяют по табл. 4.

Таблица 4

Отношение

1,0

1,6

2,0

Отношение

Отношение

1,0

1,5

1,0

1,5

1,0

1,5

0,05

2,55

2,59

2,66

2,70

2,77

2,81

0,10

2,05

2,10

2,20

2,25

2,35

2,40

0,20

1,68

1,73

1,89

1,94

2,10

2,15

2.22. Суммарную горизонтальную расчетную ветровую нагрузку на ферму ригеля и несущие тросы цепной подвески, направленную перпендикулярно оси пути, z₁ H, определяют по формуле (8):

, (8)

где - характерная площадь фермы, равная сумме характерных площадей отсеков, м²; (l_ф - длина фермы, м; С_z1 = 0,3С_х1; Q_pi - ветровая нагрузка на i - провод H, определяемая по указаниям пп. 2.12-2.17.

Ветровая нагрузка на ферму ригеля поперечины в направлении, перпендикулярном оси пути, может быть принята равной 30 % от ветровой нагрузки на ферму вдоль оси пути.

Рис. 5. Схема отсека фермы

Наибольшая величина суммарной ветровой нагрузки имеет место при угле скольжения  = 15° (рис. 6).

В последней формуле аэродинамический коэффициент лобового сопротивления несущих тросов (контактных проводов) при угле скольжения  = 15° определяют по формуле:

С_xi = C_x1  cos²₁ = C_x10,932,

где C_xi - аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления несущих тросов (контактных проводов) при их поперечном обтекании.

2.23. Максимальное значение ветровой нагрузки следует определять при температуре воздуха минус 5 °С.

Гололедные нагрузки

2.24. Гололедную нагрузку на контактную сеть следует рассчитывать в соответствии с указаниями главы СНиП по нагрузкам и воздействиям и дополнительными требованиями данных Норм.

2.25. Нормативное значение гололедной нагрузки на проводах и тросах, подвешенных на опорах контактной сети, Q^г_н Н находят по формуле:

Q^г_н = q^г_нl, (9)

где q^г_н - нормативное значение линейной гололедной нагрузки Н/м, определяемой, исходя из толщины стенки гололеда, приведенного к цилиндрической форме с плотностью  = 0,9 г/см³.

2.26. Нормативную толщину стенки гололеда b_н повторяемостью один раз в 10 лет, приведенную к высоте 10 м над поверхностью земли и диаметру провода 10 мм, следует принимать для различных географических районов по табл. 5. Для малоизученных районов толщину стенки гололеда принимать на район выше. Изменение толщины стенки гололеда в зависимости от диаметра провода следует учитывать по указаниям главы СНиП «Нагрузки и воздействия».

2.27. Местные условия образования гололедно-изморозевого отложения учитывают поправочным коэффициентом К_b к толщине стенки отложения по данным табл. 6.

Рис. 6. Схема положения подвески относительно ригеля

Таблица 5

Гололедные районы СССР (принимаются по СНиП 2.01.07-85)

I

II

III

IV

V

Толщина стенки гололеда, мм

5

10

15

20

25

Таблица 6

№ пп

Вид поверхности

Поправочный коэффициент, Kb

1

Насыпь высотой, м

5

1,1

10

1,20

15

1,30

20

1,40

25

1,45

30 и более

1,50

2

Выемка глубиной, м

5

0,75

7 и более

0,60

3

Незащищенная от ветра, открытая, ровная поверхность

1,1

4

Лес, здания, станционные постройки с высотой более высоты расположения проводов

0,8

2.28. С целью учета особенностей гололедообразования на проводах контактной подвески необходимо:

а) при определении веса гололеда на контактных проводах толщину стенки гололеда принимать равной 50 % толщины стенки, принятой для данного района;

б) при определении веса гололеда на несущем тросе вводить поправочный коэффициент к весу отложения, равный 0,8.

2.29. Нагрузку от гололеда на струнах Р_г Н/м, отнесенную к длине пролета, следует определять по выражению:

при одном контактном проводе:

Р_г = 0,13b_н(1,15b_н + d_с)10^-3; (10)

при двух контактных проводах и шахматном расположении струн:

Р_г = 0,2b_н(1,15b_н + d_с)10^-3; (11)

где b_н - нормативная толщина стенки гололеда; d_c - диаметр струны, мм;  - плотность гололеда  = 0,9 г/см³.

2.30. При различных углах встречи гололедонесущего потока с проводами необходимо принимать следующие значения массы гололеда, %:

при угле встречи 90° (перпендикулярно оси пути) 100

при 0° (вдоль оси пути) 30

Примечания: 1. Указания п. 2.30 необходимо учитывать при расчете жестких поперечин на наиболее невыгодные сочетания ветровых и гололедных нагрузок.

2. Гололедные нагрузки для промежуточных значений угла допускается определять линейной интерполяцией между указанными значениями.

2.31. При расчете конструкций контактной сети необходимо принимать следующие значения коэффициентов надежности по нагрузке к гололедной нагрузке:

а) при расчете по прочности:

для проводов в I, II, III гололедных районах - 1,3; в IV, V - 1,4;

для гололедных отложений на конструкциях опорных, поддерживающих и фиксирующих устройств - 1,3;

для проводов, на которых проектом предусмотрена плавка гололеда  1;

б) при расчете по деформациям: в I, II, III районах - 0,5; в IV, V - 0,7;

в) при расчете по образованию трещин в железобетонных опорах - 0,3.

2.32. Нормативное значение ветрового давления, Па (скорость ветра, м/с) при гололеде принимать по табл. 7.

Таблица 7

Гололедные районы СССР

I

II

III

IV

V

q_о, Па

92

100

117

167

192

v_o, м/с

12

13

14

17

18

2.33. Местные условия защищенности контактной сети при определении давления ветра в заданных условиях при гололеде следует учитывать в соответствии с указаниями п. 2.11.

Значения средней и пульсационной составляющих нормативной ветровой нагрузки при гололеде определяют по указаниям пп. 2.12-2.16.

Ветровую нагрузку на контактные провода следует определять с учетом указаний п. 2.28.

2.34. Расчет проводов и длин пролетов следует выполнять на нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки при гололеде, умноженной на коэффициент 1,10.

2.35. При расчете ветровой нагрузки, передаваемой с проводов, покрытых гололедом, на опорные, поддерживающие и фиксирующие устройства, необходимо принимать следующие коэффициенты надежности по нагрузке:

а) при расчете по прочности - 1,3;

б) при расчете по деформациям - 0,85;