10.3 При розрахунку захисних, регуляційних, обгороджувальних і берегоукріплювальних споруд слід керуватися СНіП 2.06.01 і СНіП 2.06.04.
Розрахунок кріплень на льодові дії
Льодові навантаження на кріплення
10.4 Навантаження від льодового поля і зажорних мас льоду складають зусилля, що діють у бік укосу в горизонтальному напрямку. Нормальні до укосу складові від цих навантажень при розрахунку захисних укісних конструкцій з похилою зовнішньою поверхнею визначають за формулою
,(75)
де - нормальная до укосу складова навантаження;
- навантаження в горизонтальному напрямку;
- кут нахилу укосу до горизонту.
При русі льодового поля під кутом q£80° до фронту споруди нормальне до укосу навантаження від льоду слід визначати за формулою
q,(76)
де - нормальна до укосу складова навантаження, яке діє під кутом до фронту споруди.
Розрахунок кріплень на міцність і стійкість
10.5 Загальну стійкість покриття або стійкість всього кріплення на укосі при дії вириваючого льодового навантаження слід перевіряти за формулою
,(77)
де ;
- сума моментів сил, що утримують кріплення, відносно
розрахункового вертикального перерізу ;
- граничний (вириваючий) момент, що діє в перерізі , в
якому виникає перша берегова тріщина в льодовому покриві при
появі в ньому руйнівних напруг (рисунок 29 а).
Сили, що утримують кріплення, складаються з його власної ваги, ваги намерзлого льоду і ваги примерзлого до кріплення грунту укосу, які в сумі визначають вагу "змерзлого масиву".
Сума моментів, що утримують кріплення
,(78)
де - сума моментів від власної ваги окремих елементів кріплення
відносно перерізу ;
- те саме, від ваги намерзлого льоду ;
- те саме, від ваги примерзлого грунту ;
- те саме, від реактивних сил у сполученнях сусідніх елементів
покриття (тільки при зниженні рівня води).
При зниженні рівня води всі суми моментів, крім , визначають у межах тільки тієї ділянки грунту, примерзлого до покриття, який справляє утримуючий вплив на кріплення.
При підйомі рівня води всі суми моментів приймають повністю в межах перерізів в припущенні, що в цьому випадку "змерзлий масив" не деформується (рисунок 29 б). Суму моментів в даному випадку враховувати не слід.
Допустимість обліку ваги мерзлого грунту при визначенні утримуючого моменту, що діє на кріплення, встановлюється шляхом зіставлення значення граничного моменту внутрішніх сил в перерізі мерзлого грунту з сумою моментів зовнішніх сил ; ; відносно перерізу за співвідношенням
(79)
Значення граничного моменту внутрішніх сил визначається за формулою
, (80)
де ; (81)
, (82)
де , - середні значення границь текучості льоду на розтягування і стиснення, що визначаються за дослідними даними, а у разі їх відсутності - за даними, наведеними в таблиці 8;
- час, год, за який рівень води змінюється на величину, рівну товщині льоду;
- коефіцієнт, що залежить від (таблиця 9)
- коефіцієнт в'язкості льоду, що визначається за формулами
при
, (83)
при
,(84)
тут - температура льоду, .
Таблиця 8 - Границі текучості льоду на розтягування, , і стискання,
|
Температура льоду, |
|
|
|
|
від |
до |
|
|
|
Верхня частина льодового покриву |
|||
|
0 |
-2 |
70 |
180 |
|
-3 |
-10 |
80 |
250 |
|
-11 |
-20 |
100 |
280 |
|
Нижня частина льодового покриву |
|||
|
0 |
-2 |
50 |
120 |
Таблиця 9 - Значення коефіцієнта
|
|
|
|
0,80 |
1,0 |
|
0,85 |
1,5 |
|
0,90 |
2,0 |
Граничні напруження на розтягування і стискання слід приймати стосовно до мерзлого грунту відповідної категорії.
Проектування підготовки для кріплення укосів
10.6 Залежно від місцевих режимів експлуатації та умов роботи кріплень підготовки застосовують для дренування підземних вод з укосу, для гасіння енергії хвильових потоків і відведення з-під покриттів води, що профільтрувалася при дії хвиль на укіс, для перерозподілу навантаження на грунт укосу і його захисту від промерзання.
10.7 Підготовку слід виконувати з матеріалів, що містять понад 5% за масою пилуватих частинок .
10.8 Підготовку під суцільне захисне покриття слід розраховувати відповідно до загальних правил проектування зворотних фільтрів напірних гідротехнічних споруд.
10.9 Покриття, що застосовуються при укріпленні укосів з пилуватих грунтів або тих, що розріджуються, а також в умовах імовірного осідання основи слід розміщувати на суцільних підготовках. Підготовки під суцільні водо- і грунтонепроникні конструкції виконують зі звичайного щебеня або різнозернистого великоуламкового грунту, що укладається в один шар завтовшки від 15 до 20 см. Під температурно-осадочными швами в монолітних і збірних суцільних покриттях, що не мають підготовки або з підготовкою зі звичайного матеріалу, слід влаштовувати стрічкову підготовку за типом зворотних фільтрів (два-три шари).
10.10 При укріпленні укосів зв'язних грунтів, що здимаються в умовах негативних температур, слід укладати утеплювальний шар різнозернистого піску. Товщина шару піску визначається теплотехнічним розрахунком з урахуванням захисної дії покриття та підготовки.
10.11 Для влаштування підготовки під накид несортованого каменю використовується різнозернистий великоуламковий грунт, що укладається в один шар завтовшки 20 см.
10.12 Підготовку під наскрізні збірні покриття з залізобетонних плит на укосах, що потребують дренування внаслідок інтенсивних експлуатаційних знижень рівня водойми або високого рівня підземних вод на берегових схилах, розраховують відповідно до загальних правил проектування зворотних фільтрів.
10.13 Ступінь неоднорідності матеріалу одношарової підготовки допускається в межах
,(85)
Примітка. При покриттях з плит не допускається застосування щебеню (гравію) діаметром понад .
10.14 Товщину одношарової підготовки під покриттями з плит з відкритими швами або наскрізними отворами слід приймати в межах
.(86)
Під кам'яним накидом з несортованого каменю - в межах
(87)
Товщину одношарової підготовки під суцільні покриття типу монолітних і збірних залізобетонних з ущільненими швами або омоноліченими плитами приймається рівною
. (88)
Товщину окремих шарів дво- або тришарових підготовок при механізованому укладанні на укіс слід приймати не менше 20 см для великоуламкових грунтів і щебеню і не менше 15 см для крупного піску.
Товщина полегшеного покриття приймається рівною
,(89)
де - середній розмір фракцій матеріалу.
Розрахунок монолітних і збірних омонолічених залізобетонних покриттів
Розрахунок покриттів на загальну стійкість
10.15 Стійкість або опір спливанню суцільних безперервно армованих жорстких покриттів забезпечується, якщо їх товщина не менше більшої з визначених за залежностями
,(90)
.(91)
В наведених формулах (90) і (91)
- висота розрахункової хвилі 1% забезпеченості в шторм, м;
- параметри, що характеризують лінійні розміри епюри зважуючого хвильового тиску (таблиця 10);
- коефіцієнт перевантаження, рівний 1,1;
- відстань від ліній урізу води на укосі при розрахунковому статичному
рівні до верхньої межі покриття, м;
- відстань між верхньою і нижньою межами покриття, що розраховується, м;
- питома вага матеріалу плити;
- відстань від лінії урізу води на укосі при розрахунковому статичному
рівні до нижньої межі покриття, м;
Таблиця 10 - Значення параметрів .
|
Закладання укосу, m |
|
|
|
|
2,0 |
0,40 |
1,2 |
1,2 |
|
2,5 |
0,30 |
1,2 |
1,1 |
|
3,0 |
0,30 |
1,6 |
1,1 |
|
3,5 |
0,30 |
1,6 |
0,9 |
|
4,0-4,5 |
0,25 |
1,9 |
0,8 |
|
Примітка. - ордината епюри зважуючого тиску; і - лінійні розміри епюри зважуючого (хвильового) тиску по укосу. |
10.16 Товщину монолітного залізобетонного покриття приймають не менше за умовами армування плит, надійності ущільнення швів, а також забезпечення достатньої довговічності кріплень.
Розрахунок покриттів на міцність і деформації
10.17 Залізобетонні покриття розраховують на міцність при зваженому хвильовому навантаженні відповідно до СНіП 2.06.04 за максимальними значеннями згинаючого моменту і поперечної сили . Їх визначають за епюрою зваженого навантаження за такими формулами
(92)
,(93)
где ,(94)
,(95)
, (96)
де - ті самі параметри, що і в формулах (90) и (91);
- параметр, що характеризує зважене навантаження по відношенню
до ваги покриття:
де - вага одиниці покриття з урахуванням гідростатичного зважування
;
- кут нахилу укосу, град.
Величини і визначаються за формулами
;
.
Величина є відносною довжиною частини покриття, трохи піднятої зваженим навантаженням, вона визначається
при ;
при , де залежить від параметрів і (таблиця 11);
при .
В останньому випадку, тобто при , розрахунок не провадиться, тому що зважений тиск урівноважується власною вагою покриття. Згинаючий момент в ньому не виникає.
Таблиця 11 - Значення величини
|
Параметр |
Значення при параметрі |
||||
|
|
1,2 |
1,1 |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
|
1,75 |
0,020 |
0,018 |
0,017 |
0,018 |
0,020 |
|
1,50 |
0,083 |
0,079 |
0,075 |
0,079 |
0,083 |
|
1,25 |
0,186 |
0,174 |
0,165 |
0,174 |
0,186 |
10.18 Слід провадити розрахунок суцільних покриттів на місцеві деформації при дії зваженого хвильового навантаження, щоб запобігти небажаним переформуванням грунту під покриттям.
Величина допустимих пружних переміщень над укосом повинна задовольняти співвідношенню
,
де - середній розмір частинок грунту під покриттям.
Величина максимального прогину суцільного покриття над укосом визначається за формулою
(97)
де - циліндрична жорсткість плити (тут - момент інерції
плити; и - соответственно модуль упругости и коефіцієнт Пуассона для матеріалу плити), решта позначень ті самі, що і в формулах (92)-(94).
10.19 Міцнісний розрахунок покриття слід провадити за схемою плити на пружній основі, характеристики якої визначають за грунтом укосу споруди або берегового схилу.
Проектування наскрізного збірного покриття із залізобетонних плит
Розрахунок покриття на стійкість і міцність
10.20 Розміри плит у плані визначають залежно від вантажопідйомних та інших технічних характеристик підйомно-транспортних засобів, а також виробничих можливостей виробника плит.
10.21 Товщину вільно лежачої плити при закладанні укосу в межах від 2 до 5, при сумарній площі наскрізних отворів у покритті в межах від 2,5% до 6,0% загальної площі покриття та дії зваженого хвильового навантаження з урахуванням гідростатичного зважування та коефіцієнта перевантаження визначають за умовами її стійкості за формулою
, (97)
де - коефіцієнт перевантаження (додатковий), що приймається для гідротехнічних споруд І-ІІІ класів рівним 1,1, виходячи з ймовірності появи в розрахунковому штормі хвилі заввишки менше 1%-ної забезпеченості, а в решті випадків - рівним 1;
- середня висота хвилі в розрахунковому штормі, м;
- відносна довжина ребра плити ;
- довжина ребра плити, розміщеного по нормалі до лінії урізу води м;
- питома вага води;
- питома вага матеріалу плити;
- коефіцієнт відносного занурення розрахункової плити в аероване водне середовище при дії розрахункового зваженого навантаження (таблиця 12).
Таблиця 12 - Значення коефіцієнта
|
|
|
|
|
|
|
<1,0 |
1,00 |
|
3,5-4,3 |
0,6 |
|
1,2-1,5 |
0,75 |
|
5,0-6,0 |
0,5 |
|
2,2-2,8 |
0,67 |
|
>6,0 |
0,5 |
10.22 Міцність плит збірного покриття розраховують при хвильовому навантаженні, що визначається СНіП 2.06.04.
Проектування покриття з кам'яного накиду
10.23 При проектуванні покриттів з несортованого каменю повинні визначатись розрахунками такі характеристики:
