زمانی که سازه پل به تحلیل دینامیکی نیاز پیدا می کند، بار ترافیکی دیگری بنام HSLM باید بر سازه اعمال شود. این بار برای سرعت تا حداکثر ۳۰۰ km/h میباشد.
برای تحلیل پلهای معمولی از الگوهای بارگذاری ، و در صورت لزوم طبق شکلهای ۶.۱ و ۶.۲ موجود در مرجع [۹] استفاده میشود که یک تحلیل استاتیکی تحت بارگذاری مشخصشده میباشد و برای در نظر گرفتن اثرات دینامیکی از ضریبی به نام ضریب دینامیکی استفاده میشود. این ضریب که نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی را تقویت می کند با توجه به سطح کیفی تعمیرات مسیر پل محاسبه میشود :
برای تعمیرات مسیر با کیفیت بالا
[۹] (۳-۳۵)
برای تعمیرات مسیر با کیفیت استاندارد
[۹] (۳-۳۶)
که با توجه به جدول ۶.۲ موجود در مرجع [۹] قابل محاسبه میباشد.
در تحلیل به این روش، از جایی که اثر ضربه، خستگی و تشدید سازه در ضریب دینامیکی دیده نشده به منظور بررسی این موارد باید از روشهای تحلیل دینامیکی تحت الگوهای بارگذاری دینامیکی HSLM یا قطار واقعی استفاده نمود.
۳-۳-۳- تحلیل دینامیکی
تحلیل دینامیکی باید با بهره گرفتن از مشخصات بارگذاری قطار واقعی با یکی از دو مدل A و B از HSLM انجام می شود. تحلیل دینامیکی برای سرعتهای بزرگتر از km/h 200 استفاده میشود.
الگوی بارگذاری HSLM-A مطابق شکل (۳-۱۳) و جدول (۳-۷) میباشد.
شکل (۳-۱۳) الگوی بار HSLM-A [9]
جدول (۳-۷) HSLM-A [9]
مدل بارگذاری HSLM-B شامل N تعداد نیروی متمرکز ۱۷۰ kN در فواصل ثابت d (m) میباشد که N و d در شکلهای (۳-۱۴) و (۳-۱۵) تعریف شدهاند.
شکل (۳-۱۴) الگوی بار HSLM-B [9]
شکل (۳-۱۵) الگوی بار HSLM-B [9]
انتخاب نوع بارگذاری HSLM
با توجه به طول دهانه پل و شرایط تکیهگاهی دو انتهای آن، با بهره گرفتن از جدول (۳-۸) نوع بارگذاری HSLM را انتخاب میکنیم.
جدول (۳-۸) کاربرد HSLM-A و HSLM-B [9]
- سرعتهای مورد نظر
برای هر قطار واقعی یا مدل بار HSLM محاسبات باید برای یک سری سرعت از ۴۰m/s تا مقدار حداکثر سرعت طرح در نظر گرفته شود. حداکثر سرعت طرح ۱.۲ برابر حداکثر سرعت طراحی میباشد. در نزدیکی تشدید، گامهای نمو سرعت کوچکتری باید در نظر گرفته شود.
۳-۳-۴- پارامترهای دینامیکی پل
میرایی سازه
رفتار دینامیکی سازه در سرعتهای تشدید و سرعتهای نزدیک به آن، تا حد زیادی به میرایی سازه وابسته است. هر چه میرایی سازه کوچکتر باشد، وضعیت رفتار دینامیکی آن بحرانیتر خواهد بود. جدول زیر میرایی پل را با توجه به طول دهانه آن L و جنس مصالح به دست میدهد:
جدول (۳-۹) درصد میرایی سازه [۹]
حد پایین درصد میرایی بحرانی ϛ (%) | نوع پل | |
m20 ≤ طول دهانه L | m20 ≥ طول دهانه L | |
= ۰.۵ϛ | =۰.۵ + ۰.۱۲۵ (۲۰-L)ϛ | فولاد و کامپوزیت |
= ۱.۰ϛ | =۱.۰ + ۰.۰۷ (۲۰-L)ϛ | بتن پیش تنیده |
= ۱.۵ϛ | =۱.۵ + ۰.۰۷ (۲۰-L)ϛ | تیر پر شده و بتن مسلح |
جرم پل
رفتار دینامیکی سازه علاوه بر میرایی به جرم سازه نیز وابسته میباشد، به طوری که برآورد جرم کمتر از واقعیت باعث می شود فرکانس طبیعی سازه بزرگتر از واقعیت به دست آید که این خود باعث می شود سرعتهای ترافیکی محاسبهشده که پدیده تشدید در آن رخ میدهد بزرگتر از سرعتهای واقعی تشدید حاصل شود. از سوی دیگر حداکثر شتاب قائم عرشه رابطه عکس با جرم سازه دارد؛ بنابراین برای حفظ ایمنی در طراحی دو حالت زیر را برای جرم سازه در نظر میگیریم :