ВСН 3-80. Инструкция по проектированию морских причальных сооружений

17.17. Расчетная глубина условного защемления h_з определяется в зависимости от условий закрепления опоры в ростверке:

для случая шарнирного закрепления

(103)

для случая абсолютно жесткой заделки

(104)

В формулах (103) и (104):

- глубина условного защемления, определяемая по формуле

(105)

Dh_з - дополнительная глубина, принимаемая равной 0,8 м и учитываемая только в случае отсутствия на дне (откосе) каменной отсыпки и наличия у поверхности разрыхленного или размытого грунта;

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

т_д - дополнительный коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,15;

Р - горизонтальная сила, действующая на опору, определяемая по формуле (99) или формулах (100) настоящей Инструкции;

g^н - объемная масса грунта;

т_l - разность коэффициентов пассивного и активного давления для вертикальных стенок при горизонтальной поверхности грунта, определяемая выражением

(106)

D - внешний диаметр сваи-оболочки или сторона сечения призматической сваи, перпендикулярная направлению действия силы;

т_n - коэффициент пространственной работы, определяемый в соответствии с п. 17.18 настоящей Инструкции;

(107)

j - угол внутреннего трения грунта

Примечания: 1. В случае полузащемленной опоры в ростверке значение h_з принимается средним между рассчитанными по формулам (103) и (104).

2. Допускается глубину защемления опор для несвязных грунтов основания определять по формуле

(108)

где

(109)

3. При определении глубины условного защемления h_з от воздействия на опору горизонтальной нагрузки следует задаваться первоначальным значением h_з, принимая его равным (2¸3) D. При этом последовательными расчетами следует добиваться согласованности величин, входящих в формулы (103) и (104) и полученных при распределении горизонтальных нагрузок между опорами Сходимость считается достаточной при разнице в значениях h_з, равной 10%.

4. Наряду с приведенной методикой определения глубины условного защемления опор в грунте допускается применять другие обоснованные методы расчета

17.18. Коэффициент увеличения сопротивления грунта, вызванного пространственной работой опоры, допускается определять по формуле

(110)

где h_з и D - то же, что в п. 17.17 настоящей Инструкции;

L - расстояние между осями опор в продольном направлении.

Примечание. При L = 2h_з + D значение m_п определяется по формуле

(111)

17.19. В зависимости от положения опоры на откосе и направления действия горизонтальной силы Р, приложенной к опоре, следует определять глубину h_усл (см. п. 17.16 настоящей Инструкции) следующим способом:

а) при размещении опоры на откосе и действии силы Р перпендикулярно кордону в сторону акватории

(112)

б) при размещении опоры на откосе и действии силы Р вдоль кордона

(113)

в) при размещении опоры у подошвы откоса и действии силы Р в сторону акватории, когда условная горизонтальная поверхность, определяемая глубиной h_усл, размещается ниже горизонтального дна (рис. 27, б), глубина h_з откладывается от уровня горизонтального дна.

В формулах (112) и (113):

h_з - то же, что в п. 17.16 настоящей Инструкции;

m_l - то же, что в п. 17.17 настоящей Инструкции;

m_q - разность коэффициентов пассивного и активного давления для вертикальных стенок и наклонной поверхности грунта, определяемая по формуле

(114)

где

(115)

(116)

q - угол откоса;

г) при размещении опоры на откосе и действии силы Р перпендикулярно кордону в сторону берега

(117)

д) при размещении опоры на откосе вблизи его бровки и действии силы Р в сторону берега, когда условная горизонтальная поверхность, определяемая глубиной h_усл, размещается выше отметки территории (рис. 27, в), глубина h_з откладывается от отметки территории.

В формуле (117) все обозначения соответствуют значениям, приведенным в п.п. в, за исключением значения Z, которое определяется по формуле

(118)

17.20. В случае укрепления поверхности грунта основания слоем каменной отсыпки за линию дна и откоса (см. п. 17.16 и рис. 27, а, б) следует принимать условную линию, поднятую над поверхностью грунта основания на величину h_д:

для горизонтального дна

(119)

для откоса

(120)

Здесь h_к - толщина слоя камня;

и - объемная масса соответственно камня и грунта основания (см. п. 8.21 настоящей Инструкции).

17.21. Глубина погружения опоры в грунт h (см. рис. 27, а), обеспечивающая защемление и устойчивость ее при воздействии горизонтальной нагрузки, определяется для случая жесткого закрепления опоры в ростверке по формуле

(121)

где и Dh_з - то же, что в п. 17.17 настоящей Инструкции;

Н - высота, отсчитываемая от условной горизонтальной поверхности до линии приложения силы Р.

Примечания: 1. При наличии откоса глубина погружения отсчитывается от условной горизонтальной поверхности (см. рис. 27).

2. При разнородных грунтах основания сооружения допускается принимать средневзвешенные расчетные значения угла j внутреннего трения и сцепления с.

17.22. Продольные и поперечные рамы на вертикальную и горизонтальную нагрузки рекомендуется рассчитывать методом деформаций (путем последовательных приближений) с учетом упругой податливости материала опор и грунта основания в соответствии с указаниями п. 17.24 настоящей Инструкции.

17.23. Расчет рам на временные (подвижные и неподвижные) нагрузки следует выполнять по линиям влияния, построенным с учетом податливости опор.

Примечание. Построение линий влияния производится последовательным расчетом рамы методом, указанным в п. 17.22 при перемещении нагрузки от единичного груза по ригелю.

17.24. Коэффициент k, учитывающий упругую податливость опоры, допускается определять по методу Смородинского:

для опор на нескальных грунтах

(122)

где n - коэффициент упругости части опоры, погруженной в грунт, равный rN, тс/мм (N - продольная сила, определяемая в соответствии с указаниями п. 17.8 настоящей Инструкции; r - коэффициент пропорциональности, равный 0,40 1/мм);

Н₀ - свободная длина опоры (от заделки в ростверке до поверхности грунта);

Е - модуль упругости материала опоры;

F - площадь сечения опоры;

для опор на полускальных и скальных основаниях

(123)

где h - глубина погружения опоры.

Примечание. Коэффициенты податливости опор в грунте, определенные по формулам (122) и (123), следует по возможности уточнять по результатам натурных статических испытаний.

17.25. Несущую способность по грунту оснований свай и свайных фундаментов следует рассчитывать по формуле

(124)

где N₁ = nn_cm_дN - расчетная нагрузка на одну сваю, сваю-оболочку или свайный фундамент, тс;

Ф - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, определяемая по указаниям главы СНиП на свайные фундаменты, тс;

k_н - коэффициент надежности, принимаемый по указаниям главы СНиП на свайные фундаменты;

Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, сваю-оболочку или свайный фундамент, тс;

п и n_c - то же, что в п. 8.8 настоящей Инструкции;

N - нагрузка на сваю, сваю-оболочку или свайный фундамент, определяемая при расчете сооружения в соответствии с указаниями п. 17.8 настоящей Инструкции, тс.

Дополнительный коэффициент m_д условий работы в зависимости от класса капитальности сооружения и сочетания нагрузок и силовых воздействий принимается равным:

Сочетание нагрузок и силовых воздействий

Класс капитальности сооружения

I класс

II класс

III класс

IV класс

Основные

1,10

1,05

1,00

1,05

Особые

1,15

1,10

1,10

1,10

Строительные

1,10

1,10

1,05

1,00

17.26. Несущую способность свай всех типов и свай-оболочек следует определять как наименьшее из значений, полученных при расчетах:

по условию сопротивления грунта основания сваи - в соответствии с требованиями главы СНиП на свайные фундаменты и п. 17.25 настоящей Инструкции;

по условию сопротивления материала сваи - в соответствии с главами СНиП на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений, на бетонные и железобетонные конструкции, на стальные конструкции, на деревянные конструкции и пп. 8.7 и 8.9 настоящей Инструкции.

Примечание. Несущую способность опор по грунту следует уточнять по результатам испытаний динамической и статической нагрузкой. Необходимость и количество испытаний устанавливается организацией, разрабатывающей проект.

17.27. В конструктивных расчетах прочности и трещиностойкости, выполняемых в соответствии с указаниями глав СНиП на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений, на бетонные и железобетонные конструкции и на стальные конструкции, расчетную длину опор l₀ внецентренно-сжатых элементов допускается определять как произведение коэффициента приведения длины m (см. прил. 10 настоящей Инструкции) и геометрической высоты l (от условной заделки в грунте основания до низа ростверка).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Дренажные устройства Эффективным устройством для снятия подпора грунтовых вод с конструкции сооружения при засыпке пазух несвязным грунтом является щебеночный (гравийный) дренаж с водоотводами в сторону акватории. Назначение дренажа - хорошо пропускать воду и предотвращать вымывание грунта засыпки. Для этого необходимо так подобрать гранулометрический состав материала дренажа, чтобы размеры частиц самой мелкой его фракции в три-четыре раза превышали размеры удерживаемых частиц грунта.

Конструкция дренажной призмы выбирается в зависимости от грунта обратной засыпки. Конструкция, представленная на рисунке, рекомендуется при обратной засыпке мелким песком. Та же конструкция с сокращением на верхний слой применима при засыпке среднезернистым песком. При обратной засыпке крупнозернистым песком рекомендуется исключить еще слой гравелистого песка.

При засыпке скальным грунтом гранулометрический состав дренажного фильтра следует подбирать таким образом, чтобы он удерживал самую мелкую фракцию скального грунта.

Боковые и верхние фильтрующие слои дренажной призмы, отсыпаемые из одной фракции, должны иметь толщину не менее 25 см, а слои из смешанного щебня - не менее 50 см.

Дренажная призма устраивается непрерывной вдоль линии кордона, непосредственно за лицевой стенкой. Водоотводные отверстия в лицевой стенке располагаются со следующим шагом:

в безливных морях при ожидаемом подпоре грунтовых вод до 1 м относительно расчетного уровня воды - приблизительно через 10 м, при подпоре более 1 м - приблизительно через 5 м;

в ливных морях с амплитудой колебаний уровня более 2м - приблизительно через 3 м.

Водоотводные отверстия рекомендуется располагать ниже среднего уровня воды в безливных морях или среднего уровня воды при отливе в ливных морях, но не выше 0,5 м над расчетным уровнем.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Огрузка постели набережной стенки из массивовой кладки Для стенки из массивовой кладки, представленной на рис. 1 и 2, при отсыпке и равнении постели следует обеспечивать строительный подъем в размере 5% проектной высоты постели.

Поверхность постели следует выравнивать под горизонтальную плоскость, а строительный уклон образовывать в процессе осадки стенки до отсыпки за ней разгрузочной призмы.

Обжатие каменной постели и образование строительного уклона надлежит выполнять, руководствуясь следующими указаниями.

1. Стенка должна выкладываться по проектному профилю и выдерживаться без засыпки до того, как ее уклон в сторону берега будет доведен до 2%.

2. Если огрузка по п. 1 не доведет уклон стенки до заданных величин, надлежит применить усиленную огрузку (см. рис. 1 и 2).

После доведения строительного уклона до заданной величины (см. п. 1) незамедлительно должна отсыпаться разгрузочная призма.

В тех случаях, когда огрузка, выполненная согласно п. 2 не обеспечит возможности достижения строительного уклона в величине, указанной в п. 1, огрузка по согласованию с проектной организацией может быть прекращена.

Указания по строительным подъемам и уклонам постели даны из условия обжима каменной постели высотой от 1 до 4 м, имеющей в основании грунты, сжимаемость которых не влияет существенно на деформации сооружения.

Схемы дренажных устройств:

1 - среднезернистый песок; 2 - мелкозернистый песок; 3 - гравелистый песок; 4 - щебень из смеси фракций 40-70 мм - 30%, 20-40 мм - 30%, 3-10 мм - 40%; 5 - камень 15-20 см; 6 - железобетонный оголовок; 7 - водовыпуск; 8 - дренажная призма; 9 - стальной шпунт; 10 - железобетонная надстройка; 11 - железобетонная свая-оболочка; 12 - уплотнение шва из досок

Таблица напряжений на постель, кг/см²

Расчетная схема

Уклон постели i, %

11,50-2,80-100

9,75-2,80-100

8,25-2,80-100

6,50-2,80-100

s_l

s₂

s_l

s₂

s_l

s₂

s_l

s₂

С огрузочным массивом

0

0,50

4,06

0,41

3,70

0,29

3,10

0,58

2,72

2

-0,14

5,06

0,02

4,12

-0,25

3,62

0,22

3,10

Без огрузочного массива

0

0,33

3,08

0,29

2,64

0,22

2,14

0,28

1,95

2

-0,19

3,26

0,10

2,86

0,06

2,52

0,07

2,17

Напряжения определялись по формуле внецентренного сжатия

отрицательные напряжения показаны условно;

размеры и отметки указаны в метрах.

Рис. 1. Схема огрузки постели стенки из массивовой кладки с отметкой кордона плюс 2,80 м

Таблица напряжений на постель, кг/см²

Расчетная схема

Уклон постели i, %

11,50-2,50-100

9,75-2,50-100

8,25-2,50-100

6,50-2,50-100

s_l

s₂

s_l

s₂

s_l

s₂

s_l

s₂

С огрузочным массивом

0

0,51

3,86

0,50

3,50

0,32

2,89

0,62

2,50

2

0,24

4,18

-0,06

4,12

0,05

3,16

0,33

2,82

Без огрузочного массива

0

0,36

2,88

0,35

2,44

0,24

2,00

0,30

1,74

2

0,44

2,85

0,13

2,69

0,13

2,12

0,18

1,89

Напряжения определялись по формуле внецентренного сжатия

отрицательные напряжения показаны условно;

размеры и отметки указаны в метрах.