Ударная нагрузка легкового автомобиля на навес

Сочетания нагрузок

В [1], раздел 3.2 (2) P, ударное воздействие описывается как особая расчетная ситуация. Следовательно, уравнение 6.11b применяется к сочетанию воздействий. Выбор между частой величиной Ψ_1,1 ⋅ Q_{k 1} или квазипостоянной переменной величиной Ψ_2,1 ⋅ Q_{k 1} зависит от определяющей особой расчетной ситуации. Например, [2] раздел НПС 1.3.2 устанавливает, что в случае столкновения с транспортным средством, разрешено применять квазипостоянную величину Ψ_2,1 ⋅ Q_k,1. Следовательно, снеговые нагрузки и ветровые нагрузки для местоположений в странах-членах CEN с высотой менее 1000 м над уровнем моря не должны учитываться в случае столкновения с транспортным средством, поскольку их коэффициенты комбинации Ψ_2,1 обычно определяются как 0,0.

Определение случайного действия

Теперь требуется определить тип и размер ударного воздействия. Часть 1-1 Еврокода 1 [3] в разделе 1.1 (6) ссылается к части 1-7 [4], в которой объясняются особые воздействия. В разделе 4.2(1) потом предлагаются два метода:

• Определение ударных нагрузок с помощью динамического расчета
• Определение ударных нагрузок в качестве эквивалентной статической силы

Информацию о расчете динамических воздействий затем см. в Приложении C. В этом приложении проводится различие между «жестким ударом», когда энергия в основном рассеивается ударяющимся телом, и «мягким ударом», когда конструкция рассчитана на деформацию для поглощения энергии удара. Согласно Приложению C.2.1 (1), допускается расчет с эквивалентной статической силой для «жесткого удара». И поскольку случай столкновения автомобиля с навесом предполагается как жесткое ударное воздействие, относится содержание данной статьи к определению эквивалентной статической силы.

Автомобиль врезался в навес

При осевом движении легковых автомобилей в гаражах предполагается, согласно [4] Таблице 4.1, что эквивалентная статическая сила F_dx равна 50 кН. Поперечно к направлению движения затем возникает сила F_dy, составляющая 25 кН. Из-за размера груза, вероятно, очень редко можно будет реализовать экономичный расчет поперечных сечений колонн навеса для машины. Следует также отметить, что в разделе 4.1 (1) исключены столкновения с облегченными конструкциями, тем самым таблица 4.1 становится недействительной и расчет должен проводится согласно соответствующему национальному приложению. Установка защиты от ударов, которая поглощает удары, перед колонной, чтобы выполнить экономичный расчет колонн, вряд ли будет вариантом. Национальное приложение Германии [5] описывает статически эквивалентную силу удара 10 кН в обоих направлениях для легковых автомобилей ≤ 30 кН в таблице NA.2-4.1 для одно- и двухместных гаражей, а также навесов для автомобилей.

В случае, если Национальное приложение страны не предоставляет никакой дополнительной информации, тогда стоит ознакомиться с [3] Приложением B. где в уравнении B.1 описана горизонтальная эквивалентная нагрузка для защиты от падения. Это затем приводит к:

Согласно приложению B (3) в [3] , выбраны следующие допущения:

m = 1500 кг
δ_c + δ_b = 100 мм
v = 1,39 м/с

Предполагается, что ударная скорость v, отклоняющаяся от B(3), по таблице C [4] для крытых автостоянок равна 5 км/ч, что соответствует скорости 1,39 м/с. В результате так у нас получается эквивалентная нагрузка:

Позиция особого воздействия

Согласно разделу [4] 4.3.1 (3), ударную силу легкового автомобиля можно применять на высоте 50 см от верхнего края дороги. В [3] Приложении B, установлена для легковых автомобилей, максимальная масса которых не превышает 2500 кг, высота 37,5 см. Но поскольку высота бамперов легкового автомобиля в большинстве стран не стандартизирована, решение, на какой высоте будет применяться эквивалентная нагрузка, идет за инженером. Например, в немецком приложении [5] составляет рекомендуемая высота для применения ударной нагрузки 50 см.

Вариант полного сбоя работы несущих элементов конструкции

Также есть возможность проанализировать влияние полного разрушения затронутого конструктивного элемента на всю конструкцию (Изображение 02). Однако практичность данного расчета зависит от способа фиксации элемента.

Полный выход из строя колонны после удара автомобиля

Расчет колонны навеса для случая «ударной» нагрузки в RFEM/RSTAB

Для навеса, показанного на рисунке 01, будет смоделировано воздействие легкового автомобиля на центральную колонну. Сам расчет затем будет выполняться в соответствии с немецким приложением.

Для этой цели так сначала потребуется создать новое загружение с определением статической эквивалентной нагрузки. Если используется автоматическое сочетание нагрузок, этому загружению следует присвоить класс воздействия «Случайное».

Новое загружение с категорией воздействия «Случайное»

Затем будет создано новое правило комбинирования с особой расчетной ситуацией по [2] Уравнению 6.11e.

Новое выражение комбинирования с соответствующей расчетной ситуацией

В этом примере выбрано расстояние эквивалентной нагрузки от начала стержня 37,5 см, поскольку крепеж (в данном случае высота основания колонны) не принимается во внимание при расчете конструкции.

Размер и положение эквивалентной силы

Деревянная конструкция проектируется с помощью дополнительного модуля RF‑/TIMBER Pro. Соответствующие файлы модели для программ RFEM и RSTAB потом можно скачать в разделе «Загрузки» в конце данной статьи. В TIMBER Pro Case 2 расчет выполняется путем выбора соответствующей комбинации нагрузок. И поскольку в данном случае нет необходимости сочетать снеговую и ветровую нагрузку с ударной, можно в расчете учитывать лишь собственный вес и силу самого удара. Если сочетания нагрузок создаются вручную, убедитесь, что «Случайная расчетная ситуация» назначена соответствующим сочетаниям нагрузок (Изображение 06) и правильный класс продолжительности нагрузки, «Мгновенный» (Изображение 07).

Общие данные в TIMBER Pro с назначением расчетных ситуаций

Назначение длительности нагрузки

Согласно данному назначению затем для аварийной расчетной ситуации в предельном состоянии по несущей способности учитываются частичные коэффициенты надежности, которые равны 1,0, как требуется в [6]. Кроме того, в данном случае, будет прочность, вследствие мгновенной длительности нагрузки, умножена на k_mod 1,1 (класс сооружения 2). И так как в текущем примере результат соотношения колонны составил 0,47 ≤ 1,00, считается расчет ударной нагрузки от легкового автомобиля выполненным. Расчет работает даже когда значение k_mod равно 0,9 (класс сооружения 3).

Расчет удара колонны автомобилем

Как уже объяснялось, стоит обратить внимание на полную неисправность колонны (Изображение 02). Причем нет необходимости в учете сбоя или удалению стержня в отдельном файле. Достаточно лишь деактивировать для определенных сочетаний нагрузок соответствующую колонну. Для расчета полного сбоя работы колонны потом будет создано новое сочетание нагрузок, которое будет включать в себя только собственный вес, а сама колонна будет в параметрах расчета деактивирована.

Деактивация колонны для определенного сочетания нагрузок

Поскольку конструкция сразу после разрушения колонны несомненно поддерживается, можно для данного сочетания нагрузки применить и «мгновенную» длительность нагрузки. Расчет прогона под собственным весом для нештатной расчетной ситуации составляет 0,48 ≤ 1,00 (TIMBER Pro Case 3).

Расчет прогонов для полного разрушения колонны

Расчет узловых соединений и фундаментов

Кроме того, необходимо проверить крепежные детали на случай удара. Следовательно, необходимо убедиться, что основание колонны и соединение колонны с обрешеткой, указанной выше, имеют достаточные размеры. Тип конструкции определяет, должна ли ударная нагрузка передаваться на фундамент. В [5] , NDP к 4.1 (1), примечание 3, передача сил обычно не регулируется для зданий. Данное утверждение как раз применимо для навеса, упомянутого в нашем примере.