Tunneler/Prosjektering og bygging/Laster
Innhold
1 Hensikt og omfang
Kapitlet fastlegger krav til prosjektering av laster på konstruksjoner.
2 Konstruksjoner for vann- og frostsikring
2.1 Generelt
Generelt er laster, grensetilstander, symboler m.v. definert i NS-EN 1991 Laster på konstruksjoner
For lastfaktorer og kombinasjonsfaktorer vises til NS-EN 1990 Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner.
Lastkoeffisienter er gitt i dimensjonerende lastvirkning.
Laster deles inn i 4 typer:
- Permanente laster (egenlast)
- Variable laster (nyttelast)
- Deformasjonslaster
- Ulykkeslaster
a) Konstruksjonene skal tilfredsstille de statiske og dynamiske dimensjoneringsforutsetningene.
b) Det skal velges konstruksjoner og forbindelser som er godt egnet for vekslende lastvirkning/vibrasjoner. Dette omfatter beregninger som viser at alle krav gitt i de aktuelle konstruksjonsstandarder og spesielle krav gitt i disse dimensjoneringsreglene er oppfylt.
c) Gitte funksjonskrav skal dokumenteres. Dokumentert langtidserfaring kan erstatte teoretisk dokumentasjon.
d) For forhold som ikke automatisk er dekket av Norsk Standard eller hvor bruksfunksjonen er vesentlig endret i forhold til Norsk Standard, skal det kreves en spesiell vurdering.
e) Beregning av temperaturpåvirkninger, svinn, kryp m.v. skal utføres i henhold til de gitte konstruksjonsstandarder.
f) Ulykkesituasjonen skal vurderes som beskrevet i ulykke.
g) I hvert enkelt tilfelle skal det vurderes om det opptrer andre laster eller om det skal benyttes høyere verdi for angitte laster.
For prosjektering av laster, se Bruer/Prosjektering og bygging/Laster
2.2 Dimensjonerende lastvirkning
Følgende grensetilstander skal kontrolleres:
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). Kombinasjonsfaktorer Ψ er gitt i NS-EN 1990:2002/A1:2005+NA:2010, tabell NA.A2.3.
Bruksgrensetilstanden
a) For lastkoeffisienter i bruksgrensetilstanden anvendes NS-EN 1990:2002/A1:2005+NA:2010, tabell NA.A2.6. Kombinasjonsfaktorer er gitt i NS-EN 1990:2002/A1:2005+NA:2010, tabell NA.A2.3.
Utmattingsgrensetilstanden
a) Alle laster som virker i denne tilstand gis lastfaktor 1,0.
b) Karakteristiske trykk- og suglaster er gitt i Tabell 2.
c) For enkeltsporet tunnel skal konstruksjonen dimensjoneres for det antall lastvekslinger som er gitt i Tabell 1.
d) For dobbeltsporet tunnel skal konstruksjonen dimensjoneres uavhengig av togtetthet for 1.107 lastvekslinger. Vekslingstallet er en ekvivalent togtetthet, hvor det er tatt hensyn til at togmøter har vesentlig betydning.
Ulykkesgrensetilstanden Alle laster i denne som virker i denne tilstanden gis lastfaktor 1,0.
| Togtetthet (antall tog pr. døgn) | Antall lastvekslinger |
|---|---|
| inntil 50 | 2•106 |
| 50-150 | 5•106 |
| over 150 | 1•107 |
2.3 Nyttelast
Trykk- og suglaster fra togtrafikk
Trykk og sug fra trafikk er en variabel last.
a) Konstruksjonen skal dimensjoneres for trykk-/suglast som virker over hele tverrsnittet.
Karakteristiske trykk-/suglaster er gitt i tabell Tabell 2.
| Last fra togtrafikk | Enkeltsporet tunnel (kN/m2) | Dobbeltsporet tunnel (kN/m2) |
|---|---|---|
| V ≤ 200 km/h | ||
| 200 < V ≤ 250 km/h |
Forutsetninger:
- Enkeltsporet tunnel med tverrsnitt 50-60 m2
- Dobbeltsporet tunnel med tverrsnitt 90-100 m2
- Ballastspor
- Helisolert såle
- Ingen trykkavlastning
b) Størrelsene av trykk- og suglaster skal vurderes spesielt ved:
- Fastspor
- Avvik fra forutsatt tunneltverrsnitt
- Avvik fra forutsatt hastighet
- Traktformede portalsoner og/eller sjakter
Komfortkriterier Mal:Lærebokstoff
Krav til trykktette tog: 1,6 kPa/4s
Krav til ikke trykktette tog:
- 3 kPa/4s (enkeltsporstunnel)
- 4,5 kPa/4s (dobbeltsporstunnel)
Generell nyttelast
a) Generell nyttelast skal sikre en økt kapasitet i konstruksjonen for å ivareta forhold som islast, fallast og spesielle forhold knyttet til trykk-/suglaster fra trafikk.
b) Generell nyttelast defineres som variabel last. Størrelsen settes til qg = 3,0 kN/m2
c) Lasten skal regnes som en jevnt fordelt last virkende på horisontal- og/eller vertikalprojeksjonen av konstruksjonen.
d) Lasten skal påføres symmetrisk og kun på den ene halvdelen av tverrsnittet.
For prosjektering og beregning av nyttelast vises til Bruer
Innhengt last
Innhengte laster er laster fra kontaktledning, skilt og annet utstyr som henges opp i konstruksjonene. Innhengt last defineres som variabel last.
Laster fra ventilatorer blir normalt ført til berg.
a) I tillegg til egenlast skal det tas hensyn til vindlast som følger av vindtrykk på utstyret.
b) Vindlasten skal beregnes iht. tekniske installasjoner, vindlast på frittstående utstyr.
2.4 Ulykke
a) Det skal foretas en helhetsvurdering av konsekvenser og konstruksjonens virkemåte i ulykkessituasjonen. 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.
c) I tilfeller der tunneler kan føre til sammenbrudd av viktige nærliggende sturkturer, skal tunnelens ferdige overflate motstå temperaturen i en brann i en gitt periode som tillater evakuering av de truede tunnelområder og nærliggende strukturer. Denne tidsperioden skal avklares i beredskapsplanen. Den angitte kurven for temperatur/tid (EUREKA-kurven) for evaluering av motstand av tunnelen, er vist i figuren nedenfor. Denne skal bare benyttes til betongkonstruksjoner.
2.4.1 Ekstrem blokklast
Hvis vann- og frostsikringskonstruksjonen umuliggjør inspeksjon av det bærende hovedsystemet, skal konstruksjonen dimensjoneres for lasten av en ekstrem blokk. Lasten forutsettes vertikal med størrelse 60 kN.
3 Tekniske installasjoner, vindlast på frittstående utstyr
3.1 Generelt
a) Alt utstyr som monteres i tunneler skal dimensjoneres for egenlast og nyttelast fra de vindlaster som oppstår ved passering av tog.
b) I hvert enkelt tilfelle skal det vurderes om det opptrer andre nyttelaster.
c) Vindlastene skal beregnes ut fra opptredende lufthastigheter. Det må tas hensyn til lufthastigheten i tunnelens lengderetning og i tverretningen.
Følgende konstruksjoner i tunneler er utsatt for vindlaster:
- Kontaktledning og kontaktledningsoppheng
- Signallys
- Skilt
- Lysarmatur
- Andre konstruksjoner
Vindlaster er en variabel last.
d) Vindlast på konstruksjoner skal beregnes etter NS-EN 1991-1-4.
e) Kraft på konstruksjonselementet skal beregnes etter NS-EN 1991-1-4, og følgende formel skal benyttes: F = c • q • A(N)
c er en formfaktor
| kontaktledning: | c = 1,2 |
| kontaktledningsoppheng: | c = 0,9 |
| skilt/signallys: | c = 1,15 |
| skiltstang: | c = 1,2 |
q er hastighetstrykket: q = 0,5 • ρ • U2dim
- ρ = 1,25 kg/m3
A er arealet av konstruksjonen
3.2 Lufthastighet i tunnelens lengderetning
Lufthastighet i lengderetningen Udim finnes i Figur 2. Blokkeringsgraden, β, er gitt som arealforholdet mellom tog og tunnel:
β er arealforholdet Atog/Atun
For dobbeltsporet tunnel er blokkeringsgraden gitt som:
β = (Atog1 + Atog2)/Atun
Vindhastigheten skifter retning for hver togpassering.
Figur 2 gjelder når de tekniske installasjoner ikke står nærmere enn 0,5 m fra minste tverrsnitt, jf. kapittel 5. For utstyr montert nærmere enn 0,5 m fra minste tverrsnitt øker vindhastigheten i togretningen lineært opp til toghastigheten.
Vindhastigheten mot togretningen skal ikke økes.
Antall lastvekslinger tas ut fra Tabell 3. Tabellen gjelder både for enkelt- og dobbeltsporet tunnel.
| Togtetthet. Antall tog pr. døgn. | Antall lastvekslinger |
|---|---|
| Inntil 50 | 2 . 106 |
| 50 – 150 | 5 . 106 |
| Over 150 | 1 . 107 |
3.3 Lufthastighet i tunnelens tverretning
a) Lufthastigheten i tverretning skal settes lik 30 % av toghastigheten. Dette gjelder uavhengig av avstanden mellom tog og tekniske installasjoner.
b) Vindlasten skal regnes virkende over en lengde på 10 m i hver ende av toget, som trykk ut fra toget ved front og sug inn mot toget ved togets ende.
Antall lastvekslinger tas ut fra Tabell 3.
