Страница 13: ДСТУ-Н Б EN 1991-1-7:2010. Єврокод 1. Дії на конструкції. Частина 1-7. Загальні дії. Особливі динамічні впливи / Eurocode 1. Actions on structures. Part 1-7. General actions. Accidental actions (60264)

Пояснення

А – об'єкт;

В – конструкція

Key

A: Object

B: Structure

Рисунок

В.6

Схема удару судна

Figure

В.6

Ship collision scenario

В.9.4 Рекомендації з використання аналізу ризику при ударах рейкових транспортних засобів

(1) Для оцінки ризику для людей від сходження з рейок залізничних транс­портних засобів при наближенні до конст­рукцій класу А (де допустима швидкість більше 120 км/год) і до конструкцій класу В необхідно враховувати наступні чинни­ки:

– вірогідність сходження з рейок залізничних транспортних засобів при наближенні до конструкції;

– допустиму швидкість залізничних транспортних засобів на рейках;

– прогнозоване уповільнення швидкості при наближенні до конструкції залізничних транспортних засобів, що зійшли з рейок;

– відстань у поперечному напрямі, яку згідно з розрахунками, повинен подолати потяг, який зійшов з рейок;

– чи є рейковий шлях єдиним на ділянці поблизу конструкції;

– тип потягу (пасажирський/вантажний);

– очікувана кількість пасажирів у потягу, що проходить поблизу конструкції;

– частота руху залізничних транспортних засобів поблизу конструкції;

– наявність стрілкових перемикачів і переїздів поблизу конструкції;

– розрахункова схема (конструктивна конфігурація) конструкції та живучість опор;

– розташування опор конструкції щодо рейкових шляхів;

– очікувана кількість людей поза залізничним транспортним засобом, які можуть постраждати.

У меншій мірі збільшують ризик при сходженні з рейок залізничних транспортних засобів наступні чинники:

– заокруглення рейкових шляхів поблизу конструкції;

– кількість рейкових шляхів, якщо їх більше двох.

Слід також враховувати ефект від вжиття запропонованих попереджувальних або захисних заходів на інших елементах або іншими користувачами інфраструктури. Сюди включають, наприклад, вплив дальності видимості сигналу, дозвіл на доступ та інші заходи безпеки, пов’язані з розміщенням шляху.

Примітка. Додаткові рекомендації та вказівки, поширювані на конструкції класів А і В (див. 4.5.12) містяться в UIC Code 777-2r (2002) Struc­tures Built Over Railway Lines. (Конструкції над залізничними коліями. Будівельні вимоги в зоні шляхів). Норми UIC 777-2r містять спеціальні рекомендації та вказівки за наступними пунктами:

– виконання оцінок ризику для конструкцій класу В;

– заходи (включаючи правила конструювання), яких необхідно вживати для конструкцій класу А, включаючи ситуації, коли максимальна швидкість на ділянці менша 50 км/год;

– заходи, яких необхідно вживати для конструкцій класу А, якщо відстань між найближчою опорною конструкцією і віссю шляху менше 3 м.

(2) При розробленні відповідних заходів із зниження ризику для людей від сходження потягів з рейок при набли­женні до конструкцій класу В необхідно розглядати наступні вимоги, окремо або в поєднанні:

– забезпечення живучості опорних конструкцій, здатних витримувати косий удар потяга, що зійшов з рейок, для зменшення вірогідності повного обва­лення конструкції;

– забезпечення нерозривності прогонової частини споруди для зменшення вірогідності повного обвалення внаслідок зіткнення потяга, що зійшов з рейок, з опорами;

– вжиття заходів із обмеження бічного відхилення потяга, що зійшов з рейок, при наближенні його до конструкції для зменшення вірогідності удару;

– збільшення бічної відстані до опор конструкції для зменшення вірогідності удару потяга, що зійшов з рейок;

– виключення розташування опор на прямій, яку перетинає лінія, продовжена в напрямку шляху за стрілковим переми­качем, щоб зменшити вірогідність руху потяга, що зійшов з рейок, у напрямку опор конструкції;

– забезпечення суцільних стін або стінних опор (фактично, це означає виключення окремих колон) для зменшення вірогід­ності повного обвалення внаслідок зітк­нення потяга, що зійшов з рейок, з опорами конструкції;

– при неможливості обгрунтованого виключення окремих опор слід передбачити їх достатньо нерозривне з'єднання, щоб забезпечити стійкість верхньої частини споруди при видаленні однієї з колон;

– застосування пристроїв, що контролю­ють положення стрілкових перемикачів, і конструкцій для поглинання енергії, щоб зменшити вірогідність удару залізничного транспортного засобу, що зійшов з рейок.

B.9.4 Guidance for application of risk analysis related to impact from rail traffic

(1) The following factors should be taken into account when assessing the risk to people from derailed trains on the approach to class A structures where the maximum permitted line speed is over 120 km/h and class B structures:

– the likelihood of derailed trains on the approach to the structure.

– the permissible speed of trains using the line.

– the predicted deceleration of derailed trains on the approach to the structure.

– the lateral distance a derailed train is predicted to travel.

– whether the line is single or not in the vicinity of the structure.

– the type of traffic (passenger/freight) passing under the structure.

– the predicted number of passengers in the train passing under the structure.

– the frequency of trains passing under the structure.

– the presence of switches and crossings on the approach to the structure.

– the static system (structural configuration) of the structure and the robustness of the supports.

– the location of the supports to the structure relative to the tracks.

– the predicted number of people, outside the train, who are at risk from harm from a derailed train.

The following factors also affect the risk from derailed trains, but to a lesser extent:

– the curvature of the track in the vicinity of the structure.

– the number of tracks, where there are more than two.

The effect that any preventative and protective measures proposed have on other parts or other users of the adjacent infrastructure should also be taken into account. This includes for example the effect on signal sighting distances, authorised access, and other safety considerations relating to the layout of the track.

NOTE. Further recommendations and guidance for class A and class B structures (see 4.5.12) are set out in UIC Code 777-2R (2002) "Structures Built Over Railway Lines (Construction requirements in the track zone). UIC Code 777-2R includes specific recommendations and guidance on the following:

– carrying out a risk assessment for class B structures,

– measures (including construction details) to be considered for class A structures, including situations where the maximum line speed at the site is less than 50 km/h,

– measures to be considered for class A structures where the distance from the nearest structural support and the centre line of the nearest track is 3 m or less.

(2) The following should be considered for Class B structures either singly or in combination in determining the appropriate measures to reduce the risk to people from a derailed train on the approach to a structure:

– provision of robustness to the supports of the structure to withstand the glancing impact from a derailed train to reduce the likelihood of collapse of the structure.

– provision of continuity to the spans of the superstructure to reduce the likelihood of collapse following impact with the supports of the structure from a derailed train.

– provision of measures to limit the lateral deviation of the derailed train on the approach to the structure to reduce the likelihood of impact from a derailed train.

– provision of increased lateral clearance to the supports of the structure to reduce the likelihood of impact from a derailed train.

– avoidance of supports located on a line that is crossed by a line extended in the direction of the turn out of a switch to reduce the likelihood of a derailed train being directed towards the supports of the structure.

– provision of continuous walls or wall type supports (in effect the avoidance of supports consisting of separate columns) to reduce the likelihood of collapse following impact with the supports of the structure from a derailed train.

– where it is not reasonably practicable to avoid supports consisting of separate columns provision of supports with sufficient continuity so that the superstructure remains standing if one of the columns is removed.

– provision of deflecting devices and absorbing devices to reduce the likelihood of impact from a derailed train.

Додаток С (обов’язковий) Динамічний розрахунок для удару

С.1 Загальні положення

(1) Удар – це явище взаємодії між рухо­мим об'єктом і конструкцією, при якому кінетична енергія об'єкта раптово перет­ворюється в енергію деформації. Для визначення зусиль динамічної взаємодії слід визначити механічні властивості об'єкта і конструкції. У розрахунку зазви­чай використовують еквівалентні статичні сили.

(2) Уточнені розрахунки конструкції на ударні дії можуть містити один або два наступних аспекти:

– динамічні ефекти;

– нелінійні властивості матеріалів.

У цьому додатку розглядаються тільки динамічні ефекти.

Примітка. Імовірнісні аспекти і аналіз наслідків див. у Додатку В.

(3) У цьому додатку містяться вказівки за приблизним динамічним розрахунком кон­струкцій на удар автодорожніх, залізничних транспортних засобів і суден, засновані на спрощених або емпіричних моделях.

Примітка 1. Моделі, описані в Додатку С, як правило, краще апроксимують розрахунки, ніж моделі, представлені в Додатку В, які в деяких випадках можуть виявитися дуже спрощеними.

Примітка 2. До аналогічних дій можуть призво­дити зіткнення в тунелях, зіткнення із захисними огорожами (див. EN 1317) тощо. Подібні явища можуть виникати також унаслідок вибухів (див. Додаток D) та інших динамічних навантажень.

Annex C (Informative) Dy­namic design for impact

C.1 General

(1) Impact is an interaction phenomenon between a moving object and a structure, in which the kinetic energy of the object is suddenly transformed into energy of deformation. To find the dynamic interaction forces, the mechanical properties of both the object and the structure should be determined. Static equivalent forces are commonly used in design.

(2) Advanced design of structures to sustain actions due to impact may include explicitly one or several of the following aspects:

– dynamic effects;

– non linear material behaviour.

Only dynamic effects are dealt with in this annex.

NOTE. For probabilistic aspects and analysis of consequences see Annex B.

(3) This annex provides guidance for the approximate dynamic design of structures subject to accidental impact by road vehicles, rail vehicles and ships, on the basis of simplified or empirical models.

NOTE 1. The models given in Annex C, in general, better approximate the design than the models presented in Annex B which in special cases might be too simplified.

NOTE 2. Analogous actions can be the consequence of impact in tunnels, on road barriers, etc. (see EN 1317). Similar phenomena may also arise as consequences of explosions (see Annex D) and other dynamic actions.

С.2 Динаміка удару

(1) Удар характеризується як жорсткий удар, якщо енергія поглинається, головним чином, об'єктом, що вдаряє, або як м'який удар, коли відбувається деформація конструкції, в результаті чого ударна енергія поглинається конструк­цією.

C.2 Impact dynamics

(1) Impact is characterised as either hard impact, where the energy is mainly dissipated by the impacting body, or soft impact, where the structure is designed to deform in order to absorb the impact energy.

С.2.1 Жорсткий удар

(1) При жорсткому ударі допускається зас­тосовувати еквівалентні статичні сили згід­но з 4.3 – 4.7. Допускається виконувати наб­лижений динамічний аналіз із застосуван­ням спрощених моделей за С.2.1(2) та (3).

(2) При жорсткому ударі приймається умова, що конструкція є жорсткою і не­рухомою, а об'єкт, що ударяє, під час уда­ру деформується лінійно. Максимальна динамічна сила взаємодії виражається формулою (С.1):

C.2.1 Hard Impact

(1) For hard impact, the equivalent static forces may be obtained from 4.3 to 4.7. Alternatively, an approximate dynamic analy­sis may be performed following the simplified approximations in C.2.1 (2) and (3).

(2) For hard impact it is assumed that the structure is rigid and immovable and that the colliding object deforms linearly during the impact phase. The maximum resulting dynamic interaction force is given by expression (C.1):

, (С.1)

де:

v_r – швидкість об'єкта при ударі;

к – еквівалентна пружна жорсткість об'єкта, що ударяє (тобто відношення сили F до загальної деформації);

m – маса об'єкта, що ударяє.

Силу удару можна розглядати як прямо­кутний імпульс на поверхні конструкції. В цьому випадку тривалість імпульсу розраховують за виразом:

where:

v_r is the object velocity at impact;

к is the equivalent elastic stiffness of the object (i.e. the ratio between force F and total deformation);

m is the mass of the colliding object.

The force due to impact may be considered as a rectangular pulse on the surface of the structure. In that case the duration of the pulse follows from:

або (or) . (С.2)

За необхідності можна ввести ненульовий час наростання (див. рисунок С.1).

Якщо об'єкт, що стикається, моделюють еквівалентним об'єктом, що ударяє, з рівномірним поперечним перерізом (див. рисунок С.1), у цьому випадку можна використовувати вирази (С.3) та (С.4):

If relevant, a non zero rise time can be applied (see Figure C.1).

When the colliding object is modelled as an equivalent impacting object of uniform cross-section (see Figure C.1) expressions (C.3) and (C.4) should be used:

; (С.3)

, (С.4)

де:

L – довжина об'єкта, що ударяє;

А – площа поперечного перерізу;

Е – модуль пружності;

ρ – масова щільність об'єкта, що ударяє.

where :

L is the length of the impacting object;

A is the cross sectional area;

Е is the modulus of elasticity;

ρ is the mass density of the impacting object.

Рисунок

С.1

Модель удару, F – динамічна сила взаємодії

Figure

С.1

Impact model, F = dynamic interaction force

(3) За формулою (С.1) визначають макси­мальне значення динамічної сили, що діє на зовнішню поверхню конструкції. В конст­рукції ці сили можуть викликати динамічні ефекти. Верхню межу для цих ефектів мож­на визначити за умови, що реакція конст­рукції буде пружною, а навантаження пред­ставлене ступінчастою функцією (тобто функцією, яка різко зростає до свого кін­цевого значення, після чого це значення за­лишається постійним). У цьому випадку динамічний коефіцієнт, тобто φ_dyn = 2,0. Якщо необхідно враховувати пульсуючий характер навантаження (тобто обмежений час навантаження відповідно до виразу (С.2)), застосовують динамічний коефіцієнт φ_dyn, що змінюється в межах від 1,0 до 1,8, і залежить від динамічних характеристик конструкції і об'єкта, що ударяє. У загаль­ному випадку рекомендується виконувати прямий динамічний аналіз для визначення φ_dyn із застосуванням навантажень, встанов­лених у цьому додатку.

(3) Expression (C.1) gives the maximum dynamic force value on the outer surface of the structure. Within the structure these forces may give rise to dynamic effects. An upper bound for these effects can be determined if the structure is assumed to respond elastically and the load is realised as a step function (i.e. a function that rises immediately to its final value and then stays constant at that value). In that case the dynamic amplification factor (i.e. the ratio between dynamic and static response) (φ_dyn is 2,0. If the pulse nature of the load (i.e. its limited time of application according to expression (C.2)) needs to be taken into account, calculations will lead to amplification factors (φ_dyn ranging from below 1,0 up to 1,8 depending on the dynamic characteristics of the structure and the object. In general, it is recommended to use a direct dynamic analysis to determine φ_dyn with the loads specified in this annex.

С.2.2 М'який удар

(1) Якщо передбачається, що конструкція є пружною, а об'єкт, що ударяє, жорст­ким, то потрібно застосовувати формули, приведені в С.2.1, при цьому приймають що k – це жорсткість конструкції.

(2) Якщо конструкція розрахована на поглинання ударної енергії за рахунок пластичних деформацій, необхідно забез­печити достатню пластичність конструк­ції для поглинання повної кінетичної енергії об'єкта, що ударяє, 0,5mv_r².

(3) У граничному випадку пружно-пластич­ної реакції конструкції вищезгадана вимога задовольняється умовою за виразом (С.5):

C.2.2 Soft Impact

(1) If the structure is assumed elastic and the colliding object rigid, the expressions given in C.2.1 apply and should be used with k being the stiffness of the structure.

(2) If the structure is designed to absorb the impact energy by plastic deformations, provision should be made so that its ductility is sufficient to absorb the total kinetic energy ½mv_r² of the colliding object.

(3) In the limit case of rigid-plastic response of the structure, the above requirement is satisfied by the condition of expression (C.5):

0,5mv_r² ≤ F₀y₀ , (С.5)

де:

F₀ – пластичний опір конструкції, що дорівнює граничному значенню статичної сили F;

y₀ – деформованість конструкції, тобто зміщення точки прикладання удару, якому конструкція може піддаватися.

Примітка. Аналогічні міркування розповсюд­жуються на будівельні елементи або інші захисні конструкції споруди, що спеціально розроб­ляються для захисту від удару (див., наприклад, EN 1317 Дорожні обмежувальні системи).

where:

F_o is the plastic strength of the structure, i.e. the limit value of the static force F;

y_o is its deformation capacity, i.e. the displacement of the point of impact that the structure can undergo.

NOTE. Analogous considerations apply to structures or other barriers specifically designed to protect a structure from impacts (see e.g. EN 1317 "Road restraint systems").

С.3 Удари дорожніх транс­портних засобів, що відхили­лися від курсу

(1) При зіткненні вантажного транспортного засобу з конструктивним елементом швидкість удару v_r у виразі (С.1) розраховують за формулою (С.6):

C.3 Impact from aberrant road vehicles

(1) In case of a lorry impacting a structural member, the velocity of impact v_r in expression (C.1) should be determined using expression (C.6):

(для (for) ) (С.6)

де (див. також рисунок С.2):

v₀ – швидкість вантажного транспортного засобу при з'їзді зі смуги руху;

a – середнє уповільнення швидкості вантажного транспортного засобу після з'їзду зі смуги руху;

s – відстань від точки з'їзду вантажівки зі смуги руху до конструктивного елемента

(див. рисунок С.2);

d – відстань від осьової лінії смуги руху до конструктивного елемента;

d_b – гальмівний шлях d_b = (v₀²/2a) sin φ, де φ – кут між смугою руху і курсом транспортного засобу, що ударяє.

(2) Орієнтовна імовірнісна інформація щодо базисних змінних, заснована част­ково на статистичних даних і частково на інженерних експертних оцінках, надаєть­ся в таблиці С.1.

Примітка. Див. також Додаток В.

where (see also Figure C.2):

v₀ is the velocity of the lorry leaving the trafficked lane,

a is the average deceleration of the lorry after leaving the trafficked lane;

s is the distance from the point where the lorry leaves the trafficked lane to the structural member (see Figure C.2);

d is the distance from the centre of the trafficked lane to the structural member;

d_b is the braking distance = d_b = (v₀²/2a) sinφ, where φ is the angle between the trafficked lane and the course of the impacting vehicle.

(2) Indicative probabilistic information for the basic variables partly based on statistical data and partly on engineering judgement is given in Table C.1.

NOTE: See also Annex B.