10. Vaunukuormien kuormausta ja kiinnitystä koskeva mitoitusmenettely 10.1. Yleistä mitoitusmenettelystä Kuormaus- ja kiinnitystapaa määriteltäessä on kuorman painon lisäksi otettava seuraavat voimat ja kuormitukset huomioon: pituussuuntaiset vaakasuorat hitausvoimat, jotka syntyvät junan kiihdyttäessä tai jarruttaessa taikka vaunujen törmätessä toisiinsa vaihtotöiden tai laskumäessä tapahtuvan junan purkamisen yhteydessä poikkisuuntaiset vaakasuorat hitausvoimat, jotka syntyvät vaunun kulkiessa mm. kaarteista ja kaarteen siirtymäosista pystysuorat hitausvoimat, jotka johtuvat liikkuvan vaunun värähtelykiihtyvyyksistä tuulikuorma kitkavoimat. Pituussuuntaisten, poikkisuuntaisten ja pystysuorien hitausvoimien vaikutuspisteenä on kuorman painopiste (CG ). Tuulikuorman aiheuttaman kokonaisvoiman vaikutuspisteeksi katsotaan kuorman purjepinta-alan geometrinen keskipiste. Pitkien tavaroiden kuormaukseen ja kiinnitykseen liittyvät mitoituksen erityispiirteet on selostettu tämän luvun kohdassa 12. 10.2. Kuormaan vaikuttavien hitausvoimien ja tuulikuorman määritys 10.2.1. Pituussuuntainen hitausvoima (F ) määritetään kaavalla: F = a Q (tf), (4) jossa a on pituussuuntainen ominaishitausvoima kuorman yhtä tonnia kohden, tf/t ja Q kuorman paino, t. a lasketaan seuraavilla kaavoilla konkreettiselle kuorman painolle: - kuorma tukeutuu yhteen vaunuun: Q о (a 22 - a 94 ) a = a 22 - (tf/t); (5) 72 - kuorma tukeutuu kahteen vaunuun: Q о (a 44 - a 188 ) a = a 44 - (tf/t), (6) 144 о jossa Q on vaunussa tai yhteenkytketyssä vaunuryhmässä kuljetettavan kuorman kokonaispaino, t ja a 22, a 94, a 44, a 188 on pituussuuntaisen ominaishitausvoiman arvo kiinnitystyypin mukaan, kun vaunun bruttopaino on 22 t tai 94 t tai kun yhteenkytketyn vaunuryhmän bruttopaino on 44 t tai 188 t (valitaan taulukosta 29). 50
Pituussuuntaisen ominaishitausvoiman arvot kiinnitystyypeittäin Taulukko 29 Kiinnitystyyppi Joustava kiinnitys metallilangalla tai vaijerilla ja kiristyslaitteella toteutetut veto- ja alassidonnat sekä metallivannesidonnat puiset tuki- tai välitukiklossit kuorman kiinnitys kasettiin, pyramidiin tms. niin, että kuorma tukeutuu näiden elementteihin puuklossien kautta vaunuun pultattujen metallitukien avulla tapahtuva kiinnitys: puulaatikkoon pakattu tai pakkaamaton kuorma, mikäli kuorman ja metallituen välillä on klossi. Jäykkä kiinnitys kuorma kiinnitetään vaunuun pulteilla, kierretangoilla tms. kiinnitysvälineillä kuorma (paitsi puulaatikkoon pakattu) sijoitetaan niin, että se tukeutuu suoraan vaunurakenteisiin kasetti, pyramidi tms. kiinnitetään matalalaitaisen avovaunun pylvästuppiloon pulteilla, taikka pylvästukien tai metallitukien avulla pakkaamattoman metalli- tai teräsbetonikuorman kiinnitykseen käytetään metallitukia, jotka puolestaan on pultattu vaunuun kiinni. a (tf/t) kuorman tukeutuessa yhteen vaunuun kahteen vaunuun a 22 a 94 a 44 a 188 1,2 0,97 1,2 0,86 1,9 1,67 1,9 1,56 10.2.2. Poikkisuuntainen vaakasuora hitausvoima F määritetään seuraavalla kaavalla (keskipakoisvoiman vaikutus on otettu huomioon): F = a Q / 1000 (tf), (7) jossa a on poikkisuuntainen ominaishitausvoima kuorman yhtä tonnia kohden, kgf/t. a määritetään kaavalla (kuorma tukeutuu yhteen vaunuun): 2 (a tk -a k ) a = a k + l (kgf/t), (8) l B jossa a k, a tk ovat poikkisuuntaiset ominaishitausvoimat, kun kuorman painopiste sijaitsee vaunun keskipisteen tai vastaavasti vaunun telikeskiöpalkin kautta kulkevassa pystysuorassa poikkitasossa (taulukko 24), kgf/t, l B on vaunun telikeskiöväli, m ja l on etäisyys kuorman painopisteestä vaunun poikittaiseen symmetriatasoon, m. Jos pitkä kuorma tukeutuu kahteen vaunuun, a :n arvo valitaan taulukosta 30. 51
Poikkisuuntaisten ominaishitausvoimien arvot Taulukko 30 Kuorman sijainti Tukeutuu yhteen vaunuun. Kuorman painopiste sijaitsee pystysuorassa poikkitasossa, joka kulkee: - vaunun keskipisteen kautta, a k - telikeskiöpalkin kautta, a tk Tukeutuu kahteen vaunuun Poikkisuuntaisten ominaishitausvoimien arvot, kgf/t 330 550 400 10.2.3. Pystysuora hitausvoima F v määritetään kaavalla: F v = a v Q /1000 (tf), (9) jossa a v on pystysuora ominaishitausvoima kuorman yhtä tonnia kohden, kgf/t, joka määritetään kaavalla: 2140 a v = 250 + k l + (kgf/t). (10) о Q Jos vaunuun lastattavan kuorman paino on enintään 10 t, Q о = 10 t. Kerroin k yhteen vaunuun tukeutuvassa kuormauksessa on 5, ja jos kuorma tukeutuu kahteen vaunuun, niin k = 20. 10.2.4. Tuulikuorma W wnd lasketaan 50 kgf/m 2 :n suuruisen ominaistuulikuorman mukaan kaavasta: W wnd = 50 S wnd /1000 (tf), (11) jossa S wnd on kuorman purjepinta-ala (matalalaitaisen avovaunun sivulaidoista tai korkealaitavaunun sivuseinistä ulkonevan kuorman pinnan projektio vaunun pitkittäiseen symmetriatasoon), m 2. Jos kyseessä on lieriömäinen pinta, S wnd on puolet kuorman purjepintaalasta. 10.3. Kitkavoimien määritys 10.3.1. Yhteen tai kahteen vaunuun ilman kääntöalustoja tukeutuvan kuorman liikkumisen estävät kitkavoimat määritetään seuraavilla kaavoilla. pituussuunnassa: F fr = Q (tf); (12) poikittaissuunnassa: F fr = Q (1000 - a v )/1000 (tf), (13) jossa on toisissaan kiinni olevien kuorman ja vaunun (alustukien) pintojen välinen kitkakerroin. Seuraavassa on esitetty käytettäväksi liasta, lumesta ja jäästä puhdistettujen kuorman ja alustukien tukipintojen sekä vaunun tian välisen liukukitkakertoimen arvot (oletuksena on, että talvella tialle on siroteltu ohuelti hiekkaa): puu/puu 0,45 teräs/puu 0,40 teräs/teräs 0,30 teräsbetoni/puu 0,55 pystyssä olevien teräsrullien (vanneteräksen) avoimet päädyt / puu 0,61 52
öljytty teräslevypino/puu 0,21 kumi/puu (pyöräkalusto) 0,50 alumiini/puu 0,38 lyijy tai sinkki/puu 0,37 Vierintäkitkakertoimena käytetään arvoa 0,10. Muiden kitkakerroinarvojen käyttö esim. eri materiaalipareille tai eri kosketusolosuhteissa on aina perusteltava tämän luvun liitteessä 2 esitetyllä tavalla. Kääntöalustalle asetetun pitkän kuorman kitkavoimien määritys on esitetty alempana tämän luvun liitteessä 1. 10.3.2. Kun matalalaitaisen avovaunun puu/metallitialle ilman alustukia sijoitetun kuorman painopiste ja geometrinen keskipiste ovat samat (kuva 39), kuorman liikkumisen estävät kitkavoimat määritetään seuraavilla kaavoilla: pituussuunnassa: F fr = F fr1 + F fr2 + F fr3 (tf), (14) jossa F fr1, F fr2, F fr3 ovat tiaan tukeutumisalueilla vaikuttavat kitkavoimat. Niiden arvot lasketaan seuraavilla kaavoilla: a F fr1 = Q 1 (tf); (15) d b F fr2 = Q 2 (tf) ; (16) d с F fr3 = Q 3 (tf), (17) d jossa 1, 2, 3 ovat kuormanosan ja vastaavan tianosan väliset kitkakertoimet a/d, b/d ja с/d ovat vastaaviin tianosiin kohdistuvat kuorman osapainot poikkisuunnassa: a b с n F fr = Q ( 1 + 2 + 3 )(1000 - a v )/1000 (tf), (18) d d d jossa a v on kaavasta (10) laskettava pystysuora ominaishitausvoima, kgf/t. 53
Kuva 39 Kuorman tukeutumisalueilla vaikuttavat kitkavoimat matalalaitaisen avovaunun puu/metallitiaa vasten. Matalalaitaisen avovaunun pitkittäiseen symmetriatasoon nähden epäsymmetrisesti sijoitettuun kuormaan voi lisäksi kohdistua vääntömomentti (M fr ) (kuva 40), joka vaikuttaa vaakatasossa kuorman painopisteen kautta kulkevan pystysuoran keskiviivan ympäri. F add F add K KFfr F fr2 F fr F fr1 M fr F add F add Kuva 40 Matalalaitaisen avovaunun pitkittäiseen symmetriatasoon nähden epäsymmetrisesti sijaitsevan kuormaan kohdistuva vääntömomentti. Avovaunun tia on puuta ja metallia. 1 vetoside, 2 välitukiklossi Vääntömomentti M fr määritetään kaavalla: M fr = F fr r (tfm), (19) jossa r on kitkavoiman F fr varsi, joka lasketaan seuraavan erotuksen absoluuttiarvona: r = К - К Ffr (m), (20) 54
jossa К, К Ffr ovat kuorman painopisteen ja kitkavoiman F fr vaikutuspisteen poikkisuuntaiset koordinaatit tiaan tukeutumispinnan reunan suhteen, m. F fr1 (b + a/2) + F fr2 b/2 К Ffr = (m) (21) F fr1 + F fr2 Kun r = 0, vääntömomentti puuttuu, jolloin mitoitus suoritetaan ainoastaan tasoliikkeen mukaan. Lisävoimat (F add ), jotka on saatava aikaan kiinnitysvälinein kuorman kääntymisen estämiseksi, määritetään kaavalla: F add = M fr / l a (tf), (22) jossa l a lisävoimien F add vaikutuspisteiden kautta kulkevien pystytasojen välinen etäisyys, m. Vetositeeseen syntyvän, lisävoimaa F add vastaavan kuormituksen määrityksessä otetaan huomioon vetositeen kallistuskulmat. 10.4. Kuormatun vaunun ja vaunukuorman vakauden määritys 10.4.1. Kuormatun vaunun painopisteen korkeus (kuva 41) lasketaan kaavalla: Q 1 h 1 + Q 2 h 2 +... + Q n h n + Q t Н v Н о = (mm), (23) Q 0 + Q t jossa Q t on vaunun taarapaino, t, h 1, h 2,... h n ovat kuormayksikköjen painopisteiden korkeudet kiskon selästä, mm ja v Н on tyhjän vaunun painopisteen korkeus kiskon selästä, mm (taulukko 31). Erityyppisten vaunujen purjepinta-a, painopisteiden korkeudet sekä p- ja q-kertoimien arvot Tyhjän vaunun Purjepintaala, m 2 painopisteen korkeus Vaunutyyppi kiskon selästä, m 4-akselinen korkealaitavaunu: - korin tilavuus enintään 77 m 3 34 - korin tilavuus 83-88 m 3 37 4-akselinen matalalaitainen avovaunu, telikeskiöväli 9720 mm: - nostetut laidat - avonaiset laidat 4-akselinen matalalaitainen avovaunu, telikeskiöväli 14400 mm: - nostetut laidat - avonaiset laidat 4-akselinen matalalaitainen avovaunu, telikeskiöväli 14720 mm 13 7 1,13 1,13 0,8 0,8 Taulukko 31 Kertoimien arvot p 5,61 5,61 3,34 3,34 q 0,11 0,11 0,10 0,10 16 0,8 4,11 0,08 11 0,8 4,11 0,08 9 0,8 3,30 0,08 55
v 1 3 3 3 Kuva 41 Kuorman ja vaunun yhteisen painopisteen korkeuden määritys 10.4.2. Vaunun poikittaisvakavuus tarkistetaan, mikäli kuormatun vaunun painopisteen korkeus (tai kuormatun yhteenkytketyn vaunuryhmän, jossa kuorma tukeutuu yhteen vaunuun) kiskon selästä on yli 2300 mm tai mikäli kuormatun vaunun purjepinta-ala on yli 50 m 2. Kuormatun vaunun poikittaisvakavuus on riittävä, jos seuraava ehto toteutuu: Р c + Р v 0,55, (24) Р st jossa Р st on kiskoon kohdistuva pyörän staattinen kuormitus, tf ja Р c + Р v on pyörään kohdistuva keskipakoisvoiman ja tuulikuorman aiheuttama pystysuora lisäkuormitus, tf. Staattinen kuormitus Р st määritetään seuraavilla kaavoilla. Jos kuorma sijaitsee symmetrisesti vaunun pitkittäiseen ja poikittaiseen symmetriatasoihin nähden: о Q t + Q Р st = (tf) (25) n p Epäkeskisyyttä vain vaunun poikkisuunnassa: 1 b off Р st = (Q t + Q о (1,0 - )) (tf) (26) n p S Epäkeskisyyttä vain vaunun pituussuunnassa (pätee vähemmän kuormittuneelle telille): 2 Q t l off Р st = ( + Q о (0,5 - )) (tf) (27) n p 2 l B Epäkeskisyyttä pituus- ja poikkisuunnassa (pätee vähemmän kuormittuneelle telille): 2 Q t l off b off Р st = ( + Q о (0,5 - )(1,0 - )) (tf), (28) n p 2 l B S jossa n p on kuormaa kantavan vaunun pyörien määrä ja 2S = 1580 mm on pyöräkerran kulkuympyröiden välinen etäisyys. 56
stb stb Keskipakoisvoimien ja tuulikuorman aiheuttama pyörään kohdistuva pystysuora lisäkuormitus lasketaan kaavalla: 1 Р c + Р v = (0,075(Q t +Q о ) Н о + W h +1000p) (tf), (29) n p S jossa W on vaunun korista ulkoneviin kuormanosiin vaikuttava tuulikuorma, tf, h on kuorman purjepinta-alan geometrisen keskipisteen korkeus kiskon selästä, mm ja p on kerroin, jolla otetaan huomioon kuormaa kantavaan vaunuun ja sen teleihin kohdistuva tuulikuorma sekä kuorman painopisteen siirtymä jousituksen muodonmuutoksen seurauksena. p kertoimen arvot saadaan taulukosta 25. Kun kuorma tuetaan kahden vaunun kannatukselle, pitkiä kuormia kantavien vaunuryhmien vakausmitoitus on selostettu tämän luvun kohdassa 12. 10.4.3. Siirtymän lisäksi kuorma saattaa olla vaarassa kaatua kuljetuksen aikana. Kuorman vakauskerroin kaatumista vastaan lasketaan seuraavilla kaavoilla: pituussuuntainen kaatuminen (kuva 42): l о = (30) a (h - h stb ) CG CG Kuva 42 Pituussuuntaisen kaatumisen estävien tukien sijoitteluvaihtoehdot pituussuunnassa poikkisuuntainen kaatuminen (kuva 43): Q b о =, (31) F (h -h stb ) + W (h ws -h stb ) jossa l о о, b ovat lyhimmät etäisyydet kuorman painopisteen vaakatasoprojektiosta pituustai vastaavasti poikkisuuntaiselle kaatumissärmälle, mm, h on kuorman painopisteen korkeus vaunun tian tai alustukien tasosta, mm, h stb, h stb on pitkittäisen/poikittaisen kaatumista estävän tuen korkeus tian tai alustukien tasosta, mm ja h ws on kuorman purjepinta-alan keskipisteen korkeus vaunun tian tai alustukien tasosta, mm. 57
ws ws stb stb Kuva 43 Poikkisuuntaisen kaatumisen estävien tukien sijoitteluvaihtoehdot Jos ja kertoimet ovat vähintään 1,25, kuorma on riittävän vakaa, eikä vaadi lisäkiinnityksiä kaatumisen varalle. Jos tai kerroin on alle 1,25, kuorman vakaus on varmistettava asianmukaisin kiinnityksin: Kuormat, joissa tai kerroin on alle 0,8 sekä kuormat, joissa molemmat sekä että ovat alle 1,0, kuljetetaan metallikasetteja, kehikkoja, pyramideja tai muita vastaavia erikoisratkaisuja käyttäen, joiden rakenteen ja parametrit rahdinlähettäjä perustelee laskelmilla. Jos tai kerroin on vähintään 0,8 mutta enintään 1,0, kannattaa kuorman siirtymän ja kaatumisen estävät kiinnitykset toteuttaa erillisillä, toisistaan riippumattomilla pyritään vetoside asettamaan niin, että sen vaakaprojektio on kohtisuorassa vaunun pitkittäiseen symmetriatasoon nähden ja vetositeen kiinnityskohta kuormassa on mahdollisimman korkealla. Jos tai kerroin on vähintään 1,01, mutta enintään 1,25, saa kuorman siirtymän ja kaatumisen estävät kiinnitykset toteuttaa samoilla kiinnitysvälineillä, joihin kohdistuu niin pitkittäisiä kuin poikittaisia hitausvoimia. Kun kuorma on kiinnitetty vetositein, niissä oleva kaatumista vastustava kuormitus lasketaan kaavoilla: pituussuunnassa (kuva 44a): 1,25 F (h -h stb ) - Q l о R о = (tf); (32) n s (h s сos сos +l s sin ) 58
CG s stb s Vaunun pitkittäissuuntainen akseli b) CG ws stb s Vaunun poikittaissuuntainen akseli Kuva 44 Kuorman kiinnittäminen kaatumista vastaan vetositein: a) pituussuunnassa b) poikkisuunnassa poikkisuunnassa (kuva 44b): 1,25(F (h -h stb )+W (h ws - h о stb )) - Q b R о = (tf) n s (h s сos сos +b s sin ) (32a) Kaavoissa 32 ja 32a: vetositeen ja tiatason välinen kulma, vetositeen vaakatasoprojektion ja vaunun pitkittäisen tai vastaavasti poikittaisen symmetriatason välinen kulma n s, n s samansuuntaisten vetositeiden lukumäärä l s s, b etäisyys kuormassa olevasta vetositeen kiinnityspisteestä pituus- tai vastaavasti poikkisuuntaisen kaatumissärmän kautta kulkevaan pystytasoon, mm h s kuormassa olevan kiinnityskohdan korkeus vaunun tian (alustuen) tasosta, mm. Kun kuorman kaatumisen estämiseksi käytetään alassidontaa (kuva 45), noudatetaan seuraavia vaatimuksia: alassidonnat tehdään kohtisuoraan vaunun pitkittäiseen symmetriatasoon nähden 59
pituussuuntainen kaatuminen estetään vähintään kahdella alassidonnalla alassidontojen tulee sijaita symmetrisesti kuorman painopisteen suhteen mikäli alassidonta tehdään tasossa, joka ei ole samansuuntainen vaunun poikittaisen symmetriatason kanssa (vinosidonta), on varmistettava sidonnan liikkumattomuus kuormassa. CG stb as Vaunun pituussuuntainen akseli as Vaunun poikittaissuuntainen akseli Kuva 45 Kuorman kaatumisen estävä alassidonta Mikäli kaatumisen estoratkaisuna käytetään alassidontaa, siteissä oleva kuormitus lasketaan seuraavilla kaavoilla: pituussuunnassa 1,25 F (h -h stb ) - Q l о R о = (tf); (33) 2n as l as sin poikkisuunnassa 1,25(F (h -h stb )+W (h ws - h о stb )) - Q b R о = (tf), 2n as b as sin (33a) jossa n as, nas on samansuuntaisten siteiden lukumäärä, as l on etäisyys kuormaa kaartavasta siteestä pitkittäiskaatumissärmän kautta kulkevaan pystytasoon, mm ja as b on etäisyys kuorman painopisteen tiatasoprojektiosta poikittaiskaatumissärmän kautta kulkevaan tasoon, mm. Muut merkinnät kuten kaavoissa 32 ja 32a. 10.5. Kiinnitysvälineiden valinta ja mitoitus. Enimmäiskuormitus, tf Uudelleenkäytettävät kiinnitysvälineet Kuorman muodosta, teknisistä arvoista, mahdollisten siirtymien luonteesta ja muista tekijöistä riippuen se kiinnitetään vetositeillä, alassidonnoilla, tuki- ja välitukiklosseilla, kuljetustuilla tai muilla kiinnitysvälineillä (taulukko 32). Pyörä- ja telaketjukaluston, jonka kuormaus perustuu poikkeuksellisiin (NTU) teknisiin ehtoihin, vaakatasossa kääntyvä osa sekä koottu tai osittain purettu puomi kiinnitetään kuorman teknisen aineiston vaatimalla tavalla sekä Kuormausmääräysten luvun 7 kohdan 8 tai luvun 8 kohtien 2.6.2 ja 2.6.3 ohjeita noudattaen. 60
Taulukko 32 Kuorma Tasapohjaiset kappaletavarat Lieriömäiset kyljelleen asetettavat kuormat Pyöräkalusto Tasapohjaiset pinottavat kuormat Kiinnitysvälineiden valintasuositukset Kuorman mahdolliset siirtymät Pitkittäis- tai poikittaissiirtymät Pituus- tai poikkisuuntainen kaatuminen Pitkittäis- tai poikittaissiirtymät Vierintä vaunun pituus- tai poikittaissuunnassa Vierintä vaunun pituus- tai poikittaissuunnassa Pitkittäis- tai poikittaissiirtymät Koko pinon tai eri yksikköjen pitkittäis- tai poikittaissiirtymät Kiinnitysvälinesuositukset Tuki- ja välitukiklossit, veto- ja alassidonta Veto- ja alassidonta, tukiklossit kasetit, kehikot, pyramidit jne. Tuki- ja välitukiklossit, veto- ja alassidonta Tukiklossit, kuljetusalustat; veto- ja alassidonta Tukiklossit, vetosidonta, uudelleenkäytettävät pyörävasteet Tuki- ja välitukiklossit, vetosidonta Tuki- ja välitukiklossit, kiinni-, vetoja alassidonta, suojakilvet, pylväät, kehikot ja kasetit Pitkät kuormat Pitkittäis- tai poikittaissiirtymät Veto- ja alassidonta, suojakilvet ja pylväät Poikkisuuntainen kaatuminen Veto- ja alassidonta, pönkät, tukiklossit ja kuljetusalustat 10.5.1. Kiinnitysvälineisiin kohdistuvat pituussuuntainen F ja poikkisuuntainen F kuormitukset määritetään kaavoilla: F = F - F fr (tf) (34) F = n ( F + W ) - F fr (tf), (35) jossa n on kerroin, joka on 1,0 mikäli kuormaus ja kiinnitys suunnitellaan kuormausmääräysten mukaisesti, tai 1,25, mikäli suunnitteluperusteena ovat poikkeukselliset tekniset ehdot (NTU). Kuormitus voi kohdistua yhteen tai useampaan kiinnitysvälinetyyppiin: F = F s kl + F + F as (tf) (36) s kl F = F + F + F as (tf), (37) s s kl kl as as jossa F, F, F, F, F, F ovat pituus- tai poikkisuuntaisen kuormituksen osat, jotka kohdistuvat vastaavasti vetositeisiin, parruihin/klosseihin ja alassidontaan. Suunniteltaessa kuorman pitkittäissiirtymän estävää kiinnitysratkaisua on pyrittävä siihen, että kuorman paikallaan pysyminen saadaan varmistettua jollakin yhdellä kiinnitysvälinetyypillä. Jos kitkakerroin 2 alustuen ja tian välillä on pienempi kuin kitkakerroin 1 kuorman ja alustuen välillä ( 2 < 1 ), kitkavoimien F fr ja F fr toteutuminen edellyttää, että aluspuut nauaan vaunun tiaan. Naulamäärä alustukien kiinnitykselle lasketaan kaavalla: n nl = 1000Q ( 1-2 )/ R nl (kpl), (38) 61
jossa R nl on yhteen naulaan kohdistuva enimmäiskuormitus, otetaan taulukosta 35. 10.5.2. Kun kuorman paikallaan pysyminen varmistetaan vetositein (kuva 46a), vetositeissä olevat kuormitukset määritetään seuraavilla kaavoilla ottaen huomioon kuormitusvoimien pystykomponenttien aiheuttama kitkavoimien kasvu: pituussuunnassa vaikuttavista voimista: F R s i = (tf) (39) Σ(n s i ( sin i + cos i cos i )) poikkisuunnassa vaikuttavista voimista: F R s i = (tf), (40) Σ(n s i ( sin i + cos i cos i )) jossa R s i, R s i on kuormitus vetositeessä nro i ja n s i, n s i on samanaikaisesti ja samaan suuntaan vetävien vetositeiden lukumäärä, joiden kulmat i, i ja i ovat samat i on vetositeen nro i ja vaunun tian välinen kulma i, i on vetositeen nro i tiatasoprojektion sekä vaunun pitkittäisen tai vastaavasti poikittaisen symmetriatason välinen kulma on kitkakerroin kuorman ja vaunun tian (alustuen) keskenään kosketuksissa olevien pintojen välillä. Jos vetositeitä käytetään estämään sekä kuorman siirtymistä että sen kaatumista, ne tulee mitoittaa summakuormitusten (R s + R о ) ja (R s + R о ) perusteella. () vaunun pituussuuntainen akseli vaunun poikkisuuntainen akseli b) c) () () vaunun pituussuunt. akseli vaunun poikkisuuntainen akseli vaunun poikkisuuntainen akseli Kuva 46 Veto- ja alassidonnan kuormituskaaviot mitoitusta varten a) vetosidonta b) ja c) alassidonta Vetositeen lankojen määrä tai sen poikkipinta määritetään suuremman kuormituksen (R s + R о ) tai (R s + R о ) perusteella taulukoista 33 ja 34. 62
Lankoja kpl Jos käytetään metallilankaisia vetositeitä, jotka liittyvät samaan kuormaan ja ovat samansuuntaisia ja joiden pituuksissa on yli 2-kertainen ero tai jos niiden ja vaunun tian väliset kulmat ovat erisuuruisia, vetositeet mitoitetaan tämän luvun liitteessä 3 esitetyn menetelmän mukaan. Yli 4 metriä pitkä metallilangasta tehty vetosidonta ei ole suositeltavaa. Rautalangasta tehtyjen kiinnitysvälineiden enimmäiskuormitukset langan paksuudesta ja lankojen määrästä riippuen (kgf) Taulukko 33 Langan paksuus, mm 2 4 6 8 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,3 6,5 7,0 7,5 8,0 270 440 540 880 810 1320 1080 1760 350 560 700 1120 1050 1680 1400 2240 430 680 860 1360 1290 2040 1720 2720 530 840 1060 1680 1590 2520 2120 3360 10.5.3. Jos kuorman pitkittäis- tai poikittaissiirtymän estämiseen käytetään vaunun poikittaisen symmetriatason kanssa samansuuntaisessa tasossa tehtyä alassidontaa (kuva 46b), alassidonnassa oleva kuormitus lasketaan seuraavilla kaavoilla: pituussuunnassa vaikuttavista voimista: as F R as = (tf) (41) 2 n as sin poikkisuunnassa vaikuttavista voimista: 620 980 1240 1960 1860 2940 2480 3920 680 1080 1360 2160 2040 3240 2720 4320 730 1150 1460 2300 2190 3450 2920 4600 850 1350 1700 2700 2550 4050 3400 5400 970 1550 1940 3100 2910 4650 3880 6200 1100 1750 2200 3500 3300 5250 4400 7000 Huomautus: Osoittajassa poikkeuksellisten teknisten ehtojen (NTU) mukaista kiinnitystä vastaavat luvut. Nimittäjässä paikallisten MTU-ehtojen sekä Kuormausmääräysten muiden lukujen mukaista kiinnitystä vastaavat luvut. R as F as = (tf), (42) 2 n as sin jossa n as on sidontakertojen määrä. Kuorman pituus- ja poikkisuuntaisen siirtymän estämiseen saa käyttää ns. vinosuuntaista alassidontaa eli sidontaa, jonka taso on kohtisuorassa vaunun pitkittäiseen symmetriatasoon nähden, muttei ole samansuuntainen vaunun poikittaisen symmetriatason kanssa (kuva 45c). Tällöin kuorman kiinnitys mitoitetaan seuraavasti: pituussuunnassa: mitoitus tapahtuu tämän luvun kohdan 11.5.2 mukaisesti, jolloin oletuksena on, että jokainen alassidonnan sivuhaara vastaa yhtä vetosidettä. Alassidontahaaroissa oleva kuormitus määritetään kaavalla: 63
R as = 1,2 R s (tf), (43) jossa R s on vetositeessä oleva kuormitus, joka on laskettu kaavalla (39), kun n s = 2 n as poikkisuunnassa: mitoitus tapahtuu kaavalla R as F as = (tf), (44) 2 n as sin cos jossa on alassidontahaaran tiatasoprojektion ja vaunun poikittaisen symmetriatason välinen kulma. 10.5.4. Veto- ja alassidonnassa siteiden (paitsi lankasiteet) poikkipinta-ala lasketaan kaavalla: 1000 R S = (cm 2 ), (45) [ ] jossa R on veto- tai alassidonnan siteessä oleva kuormitus, tf ja [ ] on sallittu vetojännitys, joka otetaan taulukosta 34 teräslajin mukaan. Teräskiinnitysosien suurimmat sallitut jännitykset kuormituslajeittain Kuormituslaji Suurin sallittu jännitys kgf/cm 2 Veto / puristus 1650 Ks. edellinen 1850 Taivutus 1650 Ks. edellinen 1850 Leikkaus 1200 Litistyminen 2500 Veto (koskee pultteja) 1400 64 Taulukko 34 10.5.5. Kun kuorman siirtymän estämiseen käytetään klosseja naulaamalla ne vaunun tiaan kiinni, naulamäärä/tuki- tai välituliklossi lasketaan kaavoilla: pituussuuntaisten voimien kompensointi: 1000 F kl n nl = (kpl) (46) n kl R nl poikkisuuntaisten voimien kompensointi: 1000 F kl n nl = (kpl), (47) n kl R nl jossa n kl, n kl yhtäaikaisesti samassa suunnassa vaikuttavien klossien määrä ja R nl on suurin sallittu naulakohtainen kuormitus, joka otetaan taulukosta 35.
Taulukko 35 Suurin sallittu naulakohtainen kuormitus Naulan paksuus, mm Naulan pituus, mm Suurin sallittu naulakohtainen kuormitus, kgf 4,0 100-120 47 5,0 100-150 75 6,0 150-200 108 8,0 250 192 10.5.6. Lieriömuotoiset kuormat tai pyöräkalusto kiinnitetään vierintää vastaan klosseilla, uudelleenkäytettävillä tukivälineillä (esim. kuljetustuki, tukikehikko tai pyörävaste) tai tukiparruilla/-klosseilla yhdistettynä veto- tai alassidontaan. Jos lieriömuotoisten kuormien tai pyöräkaluston kiinnitykseen vierintää vastaan ei käytetä muuta kuin puuklosseja tai uudelleenkäytettäviä tukivälineitä, lasketaan tuentakorkeus (kuva 47) seuraavilla kaavoilla: vierintä vaunun pituussuunnassa: 1 h t r (1 ) (mm) (48) 2 1 (1,25 а ) vierintä vaunun poikkisuunnassa: 1 h t r (1 ) (mm), (49) 2 1 ε jossa = 1,25 (a /1000 + W /Q ), (50) jossa r on kuorman vierintäympyrän säde, mm; 1,25 on kuorman vierintävakauden varmuuskerroin. F () (W ) h t () Q F () Kuva 47 Kuorman kiinnittäminen tukiklosseilla vierintää vastaan Yhden tukiklossin naulamäärä lasketaan kaavoilla: vierintä vaunun pituussuunnassa: 1000 F (1-1 tg ) n nl = (kpl) (51) n kl R nl 65
vierintä vaunun poikkisuunnassa: 1000 (F + W ) (1-1 tg ) n nl = (kpl), (52) n kl R nl jossa 1 on liukukitkakerroin tukiklossin ja sen vastapinnan (vaunun tian tai alustuen) välillä, johon klossi on kiinnitetty. 10.5.7. Jos lieriömuotoinen kuorma on kiinnitetty vierintää vastaan tukiklosseilla yhdistettynä alastai vetosidontaan (kuva 48), määritetään alassidonnassa oleva kuormitus seuraavalla kaavalla: 1,25[F (D/2 - h stb ) + W (h ws - h о stb )] - Q b R as = (tf), (53) n as b kaat jossa n as on alassidontojen lukumäärä, D on kuorman halkaisija, mm ja b kaat on kaatumissärmän ja alassidonnan välisen lyhimmän janan projektio vaunun poikittaiseen symmetriatasoon, mm. Kuormitukset lieriökuorman vierinnän estävissä vetositeissä lasketaan kaavoilla 32 ja 32a. Tukiklossien korkeus on tällöin: - pituussuuntaisen vierinnän esto: vähintään 0,1 D - poikkisuuntaisen vierinnän esto: vähintään 0,05 D. Yhden tukiklossin kiinnitykseen käytettävä naulamäärä lasketaan kaavoilla 51 ja 52. F W b kaat hws h t Q R as Kuva 48 Lieriömuotoisen kuorman kiinnittäminen vierintää vastaan tukiklosseilla ja metallilankasiteillä (alassidonta) 10.5.8. Irrotettavien puusta tehtyjen kiinnitysvälineiden ja tialankkujen taivutus-, puristus- ja painumismitoitus lasketaan kaavoilla: M taiv = (kgf/cm 2 ) (54) W 1000 F pur = (kgf/cm 2 ), (54a) jossa M S о on taivutusmomentti, kgf cm b 0 66
W = bh 2 /6 cm 3, on poikkipinnaltaan suorakaiteen muotoisen klossin taivutuksen vastustusmomentti, b on klossin leveys, cm, h on klossin korkeus, cm, F on kiinnitysosaan vaikuttava puristus- tai litistymiskuormitus, tf ja S о on kuormituksen F vastaanottavien osien kokonaispinta-ala, cm 2. Kuormitus F määritetään tuki- ja välitukiklosseille kaavoilla 34 ja 35 ja alus- ja välituille (-puille) seuraavalla kaavalla: F = Q + F v +2n R sin (tf), (54b) jossa n on sellaisten alassidontojen tai vetosideparien määrä, jotka estävät kuorman liikkumasta pituus- tai/ja poikkisuunnassa ja vetävät samassa suunnassa samanaikaisesti ja R on vetositeessä tai alassidonnassa vaikuttava kuormitus, tf. Matalalaitaisen avovaunun tia tehdään 1. laatuluokan kuusi- tai mäntylankuista, joiden paksuus on 48 55 mm ja leveys 150 mm. Jännitykset eivät saa ylittää havupuulajeille (kuusi tai mänty) määrättyjä enimmäisarvoja, ks. taulukko 36. Taulukko 36 Havupuulajeille (kuusi tai mänty) sallitut enimmäisjännitykset Suurin sallittu jännitys, kgf/cm 2 Jännityksen tyyppi irrotettavat kiinnitysosat vaunun osat Taivutus 120 85 Puusyiden suuntainen veto 85 60 Puusyiden suuntainen puristus tai painuminen 120 85 Puristus tai painuminen puusyiden poikkisuuntaan 18 12 Paikallinen puusyiden poikkisuuntainen litistyminen pituuden osalla (mikäli osan vapaan pään pituus on vähintään 100 mm:n kuitenkin vähintään osan paksuuden 30 20 suuruinen) Paikallinen litistyminen pulttien aluslevyjen alla kuormituksen välittyessä puusyiden poikkisuuntaan (kohtisuoraan tai vähintään 60 о kulmassa) 40 Lohkeaminen vinouraliitoksesta edellyttäen, että lohkeaman pituus on enintään 2 x liitettävän elementin täyspaksuus tai 10 x uurteen syvyys: puusyiden suuntaisesti puusyiden poikkisuuntaan Puusyiden suuntainen lohkeama lape-syrjäliitoksesta edellyttäen, että lohkeaman pituus on enintään 5 x elementin täysi paksuus liitoskohdassa liitoskulman ollessa: alle 30 о vähintään 30 о 4 6 Leikkaus puusyiden poikkisuuntaan 55 40 Käytettäessä muita puulajeja taulukon 36 jännityksen suurin sallittu arvo kerrotaan taulukosta 37 saatavalla muuntokertoimella. 12 6 67
Muuntokertoimet enimmäisjännitysten määrittämiseen muille puulajeille Taulukko 37 Muuntokerroin enimmäisjännityksen määrittämiseen Puulaji Veto, taivutus, Puristus ja puristus tai painuminen puusyiden puusyiden suuntainen poikkisuuntaan painuminen Lohkeaminen Lehtikuusi 1,2 1,2 1,0 Mänty, kuusi, pihta 0,8 0,8 0,8 Tammi, saarni, valkopyökki, vaahtera, 1,3 2,0 1,6 valeakaasia Koivu 1,1 1,6 1,3 68