ВСН 3-80. Инструкция по проектированию морских причальных сооружений

Расчетом определяют глубину погружения и усилия, действующие на 1 пог. м лицевой стенки, - изгибающий момент М, поперечную силу Q и анкерную реакцию R_а.

16.8. Расчетные схемы для заанкерованных стенок из железобетонных элементов следует принимать в зависимости от значения отношения d_c/t (где d_с - высота приведенного к прямоугольнику железобетонного элемента стенки; t - глубина погружения стенки, рассчитанная в предположении ее полного защемления).

При d_c/t £ 0,06 стенку следует рассматривать как гибкую и рассчитывать как защемленную или частично защемленную.

При d_c/t > 0,06 стенку следует считать повышенной жесткости и рассчитывать как свободно опертую.

16.9. Высота приведенного сечения железобетонных элементов бетона марки 300 определяется по формуле

(67)

где I - момент инерции железобетонного элемента стенки;

b - размер элемента стенки в направлении линии кордона (для оболочек b = D, где D - диаметр оболочки, для таврового шпунта b = b_п, где b_п - ширина полки);

D - проектный зазор между железобетонными элементами стенки.

Примечания: 1. Для прямоугольного железобетонного шпунта приведенная высота сечения равна действительной, т. е d_c = h.

2. В случае применения железобетонных элементов лицевых стенок с маркой бетона выше 300 в числитель формулы (67) следует ввести множитель n_E, равный отношению начального модуля упругости бетона элемента к модулю упругости бетона марки 300. Тогда

(67)

16.10. При статическом расчете гибких стенок с полным защемлением замыкающая веревочного многоугольника в графоаналитическом расчете проводится через точку пересечения линии анкера с первым лучом из условия равенства изгибающих моментов в пролете и в заделке, т.е. М = М_з.

Примечание. Если в основании сооружения грунты имеют физико-механические характеристики, резко отличающиеся от характеристик грунтов засыпки, рекомендуется уточнять усилия, действующие в стенке, путем построения упругой кривой.

16.11. При статическом расчете стенок повышенной жесткости для определения усилий замыкающая веревочного многоугольника в графоаналитическом расчете проводится через точку пересечения линии анкера с первым лучом, как касательная к точке перегиба кривой в грунте основания. Расчет также может быть выполнен аналитическим методом.

16.12. Расчетную глубину погружения при полном защемлении из условия работы сооружения на устойчивость следует определять по формуле

t_p = t + Dt, (69)

где t - глубина погружения лицевой стенки из графоаналитического расчета, принимаемая от дна до пересечения замыкающей с веревочным многоугольником в нижней его точке;

Dt - дополнительная глубина погружения лицевой стенки, обеспечивающая ее защемление, определяемая по формуле

(70)

где - равнодействующая обратного отпора по силовому многоугольнику из графоаналитического расчета;

с, l_a - то же, что в п. 8.20 настоящей Инструкции;

l_р и l_рс - то же, что в п. 8.25 настоящей Инструкции.

Примечание. При определении Dt по формуле (70) значения l_р, l_рс, l_a и l_aс следует принимать в соответствии с методом определения давления грунта, принятым в основном расчете лицевой стенки.

16.13. Расчетную глубину погружения t_p лицевой стенки при частичном защемлении или свободном опирании следует проверять из условия устойчивости на поворот вокруг точки крепления анкера по формуле

(71)

где n_с, п, k_н - то же, что в п. 8.8 настоящей Инструкции;

m_Д - принимается по табл. 7 настоящей Инструкции:

М_пов - момент активных сил, поворачивающих (сдвигающих) стенку вокруг точки крепления анкера;

т - то же, что в п. 8.14 настоящей Инструкции;

М_уд - момент пассивных сил и наданкерных активных сил, удерживающих стенку от поворота вокруг точки крепления анкера.

Примечание. Величину и положение равнодействующих активных и пассивных сил следует определять по раздельным, а не по суммарным эпюрам давления.

Допускается в первом приближении дополнительную глубину погружения лицевой стенки при несоблюдении условия (71) определять по формуле

(72)

где М_доп - дополнительный удерживающий момент, необходимый для обеспечения устойчивости стенки, определяемый по формуле

(73)

- ординаты соответственно пассивного и активного давления на глубине , определяемые по формулам (24) и (10);

- плечо, равное расстоянию от точки крепления анкера до сечения на глубине ;

- глубина погружения, полученная графоаналитическим расчетом по схеме частичного защемления или свободного опирания, на которой не выполнено условие (71).

16.14. В тех случаях, когда расчетная глубина погружения лицевой стенки t_p из условия (71) превышает более чем на 30% глубину погружения t₀, полученную графоаналитическим расчетом лицевой стенки по схеме свободного опирания (см. п. 16.11 настоящей Инструкции), следует откорректировать значения изгибающего момента М и анкерной реакции R_а в лицевой стенке.

В тех случаях, когда глубина t_p £ 2t₀, допускается корректировать значения изгибающего момента в лицевой стенке и анкерной реакции R_а умножением их на коэффициенты приведения, назначаемые по табл. 8.

Таблица 8

Показатель

Значение коэффициента приведения при t_p/t₀, равном

менее 1,3

1,4

1,8

2,0

Изгибающий момент

1,00

1,15

1,40

1,45

Анкерная реакция

1,00

1,10

1,20

1,25

16.15. Значение изгибающего момента в пролете лицевой стенки, действующего на один элемент,

(74)

где М_макс - максимальный изгибающий момент в пролете из графоаналитического расчета, определяемый произведением полюсного расстояния h силового многоугольника в масштабе сил на максимальную ординату х_макс веревочного многоугольника в пролете в масштабе длин;

т_с - коэффициент, учитывающий перераспределение давления грунта на стенку за счет ее деформации и перемещения. Значение коэффициента т_с допускается принимать в зависимости от отношения d_с/l - высоты приведенного сечения d_с (см. п. 16.9) к условному пролету l по табл. 9.

Таблица 9

Материал засыпки

Коэффициент m_с снижения изгибающего момента при

d_с/l £ 0,04

0,04 < d_с/l < 0,10

d_с/l ³ 0,10

Песок

0,75

0,85

1,00

Камень

0,65

0,75

1,00

DM_н - дополнительный изгибающий момент в лицевой стенке от ветрового навала или навала судна при подходе к сооружению на уровне максимальной ординаты веревочного многоугольника в пролете, вводимый в расчет специальных видов заанкерованных больверков (см. п. 16.1 настоящей Инструкции);

b и D - то же, что в п. 16.9 настоящей Инструкции;

l - условный пролет, определяемый по формуле

(75)

где h - высота от уровня крепления анкерной тяги до дна;

t₀ - глубина погружения, полученная из графоаналитического расчета, от дна до точки касания с веревочной кривой в нижней её части.

Примечание. В случае расчета сооружения на нагрузки с учетом волнового воздействия следует руководствоваться указаниями п. 16.17, б.

16.16. Значения изгибающего момента и поперечной силы в опорном сечении (в точке крепления анкерной тяги) лицевой стенки, действующие на один элемент, определяются по формулам:

(76)

(77)

где M_оп - изгибающий момент на уровне крепления анкера, определяемый из графоаналитического расчета произведением полюсного расстояния h на ординату х_оп веревочного многоугольника на уровне крепления анкера в масштабе длин;

Q_оп - поперечная сила на уровне крепления анкера, определяемая из графоаналитического расчета разностью между анкерной реакцией R_а и наданкерной частью активного давления грунта и временной нагрузки;

b и D - то же, что в п. 16.9 настоящей Инструкции.

16.17. При определении основного сочетания нагрузок для расчета больверков необходимо учитывать следующее:

а) нагрузки от ветрового статического навала пришвартованного судна и от навала судна при подходе к сооружению используются при расчете местной прочности надстройки, ее связей с лицевой стенкой, отбойных устройств и их креплений;

б) в случае учета волнового воздействия (см. п. 8.18 настоящей Инструкции) расчет лицевой стенки следует проводить в два этапа. На первом (основном) этапе расчет лицевой стенки выполняется графоаналитическим методом на нагрузку от давления грунта с учетом временных вертикальных нагрузок, на втором - с дополнительной нагрузкой от волнового воздействия. В процессе расчета на втором этапе первоначально следует замыкающую пересекать с веревочной кривой на глубине, значение которой получено на первом этапе расчета.

В зависимости от результата расчета возможно увеличение глубины забивки или усиление поперечного сечения лицевой стенки на основании сравнения технико-экономических показателей.

Для подбора сечения лицевой стенки расчетное значение изгибающего момента в пролете на первом этапе расчета следует определять по формуле (74), на втором - по формуле

(78)

где m_в = 0,9 - коэффициент условий работы, учитывающий волновое воздействие;

M_макс и М_макс2 - максимальные изгибающие моменты в пролете лицевой стенки, полученные соответственно на первом и втором этапах расчета;

т_с - то же, что в п. 16.15 настоящей Инструкции;

b и D - то же, что в п. 16.9 настоящей Инструкции.

Сечение стенки выбирается по наибольшему из полученных значений.

Расчет анкерной системы выполняется на анкерное усилие, полученное на втором этапе расчета лицевой стенки больверка.

16.18. Значение горизонтальной составляющей усилия в анкерной тяге и элементах ее крепления следует определять по формуле

(79)

где m_в - то же, что в п. 16.17, б, при определении усилия в анкере на втором этапе расчета;

m_а - коэффициент, учитывающий перераспределение давления на стенку, а также неравномерность натяжения анкерных тяг;

R_а - -то же, что в п. 16.7 настоящей Инструкции;

l_a - шаг анкерных тяг.

Значение коэффициента m_а следует принимать равным:

для стенок с предварительным натяжением анкеров - 1,30;

для стенок и плит без предварительного натяжения анкеров - 1,50;

для расчета прочности распределительного пояса и деталей его крепления - 1,25.

16.19. Величину предварительного натяжения Р_н анкеров в больверках с лицевой стенкой из железобетонных элементов повышенной жесткости следует принимать по наименьшему значению, полученному из решения формул:

(80)

1,10 P_нh £ 0,75 M_p, (81)

где h - то же, что в п. 16.15 настоящей Инструкции;

E_c и E_a - соответственно модули упругости материала лицевой стенки и анкерной тяги;

I_c - момент инерции расчетного сечения лицевой стенки на ширине, равной шагу анкеров;

- усилие в анкере при полном расчетном загружении сооружения;

L_a и F_a - длина и площадь сечения анкерной тяги;

М_p - изгибающий момент в лицевой стенке, приведенный к ширине, равной шагу анкеров.

16.20. Анкерные опоры в виде гибких стенок следует рассчитывать графоаналитическим методом с учетом указаний пп. 16.4, 16.21-16.23.

Примечание. Временную эксплуатационную нагрузку следует располагать за плоскостью обрушения, проведенной из верхней точки анкерной стенки.

16.21. Усилия в анкерных стенках следует определять из графоаналитического расчета на действие нагрузок от суммарной эпюры давления грунта и анкерной реакции R_a (где R_a определяется по п. 16.7 - см. рис. 22).

Примечание. Против тумбового массива анкерное усилие R_a следует суммировать с распределенным на длине L_т тумбового массива усилием Е_шв от нормальной составляющей швартовной нагрузки с учетом высоты ее приложения по отношению к уровню крепления анкерной тяги. Усилие Е_шв определяется по формуле (обозначения показаны на рис. 21)

(82)

16.22. Полная высота анкерной стенки (рис. 22) определяется из условия ее устойчивости по формуле

h_с = t₁ + t_с + Dt, (83)

где t₁ - наданкерная высота анкерной стенки;

t_с - глубина погружения из графоаналитического расчета от анкера до пересечения замыкающей с веревочным многоугольником при действии на стенку анкерной реакции, определяемой из условия m_дR_а;

Рис. 21. Схема к расчету усилий в анкерных тягах

Рис. 22. Расчетная схема анкерной стенки:

а - суммарная эпюра давления; б - веревочный многоугольник; в - силовой многоугольник; 1 - отметка кордона; 2 - анкер

m_д - по табл. 7, поз. 7, настоящей Инструкции;

R_a - то же, что в п. 16.7 настоящей Инструкции;

Dl - дополнительная глубина на защемление, определяемая по формуле

(84)

где - то же, что в п. 16.12 настоящей Инструкции;

n_t = 0,8 - коэффициент безопасности.

Остальные обозначения приняты в соответствии с пп. 8.20 и 8.25 настоящей Инструкции.

Примечание. О методе расчета давления грунта см. примечание к п. 16.12 настоящей Инструкции.

16.23. Усилия, действующие на один элемент анкерной стенки, при расчете ее прочности и трещиностойкости определяются по формулам (74), (76) и (77) при коэффициенте m_с = 1.

16.24. При заглублении гребня анкерной плиты на глубину, равную ее высоте, отпор и распор грунта принимаются в пределах от подошвы плиты до поверхности территории (рис. 23, а).

При больших заглублениях анкерной плиты грунтовые нагрузки, действующие непосредственно на анкерную плиту, учитываются лишь в пределах ее высоты.

Рис. 23. Расчетные схемы анкерных плит

a - для определения устойчивости, б - для определения усилий в железобетонных ребристых плитах, 1 - отметка кордона

В качестве основного варианта расположения анкерной плиты следует принимать заглубление ее гребня на величину, равную высоте плиты, из условия

(85)

где n_c, n, k_н - то же, что в п. 8.8 настоящей Инструкции;

m_д - по табл. 7 настоящей Инструкции;

R_а - то же, что в п. 16.7 настоящей Инструкции;

m - то же, что в п. 8.14 настоящей Инструкции;