ВСН 3-80 сторінка 9 з 17

ВСН 3-80. Инструкция по проектированию морских причальных сооружений

(45)

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

m_д, т, Е - то же, что в п. 9.8 настоящей Инструкции;

g₁ - часть веса сооружения, передающая давление на грунт в плоскости подошвы постели на участке FК и определяемая по формуле

(46)

g₂ - собственный вес каменной постели в контуре ECDK, определяемый по формуле

(47)

g₃ - собственный вес засыпки в контуре ВСЕ, равный

(48)

f_г - коэффициент трения каменной постели по грунту основания; принимается равным tg j_г. В обоснованных случаях следует уточнять значение f_г экспериментальным путем;

Рис. 9. Эпюры краевых напряжений по контакту каменной постели и основания:

а - при постели, заглубленной в грунт основания;

б - при постели, расположенной на поверхности грунта основания

Е_р - удерживающая горизонтальная сила от грунта засыпки, определяемая по одной из формул:

сопротивление грунта засыпки в контуре ABE

(49)

или пассивного давления грунта

(50)

В расчет по формуле (45) вводится меньшее из полученных значений;

и h_п - то же, что в п. 9.5 настоящей Инструкции;

- максимальные и минимальные краевые нормальные напряжения в грунте основания на контакте с каменной постелью от собственного веса сооружения, включая вес грунта и вертикальную составляющую активного давления грунта и временных нагрузок, определяемые по формуле (41) при = 0;

b₁ - отрезок ширины постели (см. рис. 9);

и - объемная масса соответственно каменной наброски и засыпки с учетом взвешивания;

m₀ - заложение откоса котлована;

l_p - то же, что в п. 8.25 настоящей Инструкции,

б) для случая постели на поверхности грунта основания (рис. 9, б):

скольжение по плоскости КЕ - по формуле (45) при g₃ = 0 и Е_р =0;

скольжение по наклонной плоскости ME - по формуле

(51)

где - сумма проекций на плоскость сдвига ЕМ сил, действующих выше этой плоскости, определяемая по формуле

(52)

- сумма проекций сил, действующих выше плоскости сдвига ME, на нормаль к этой плоскости, определяемая по формуле

(53)

f_к - коэффициент внутреннего трения каменной наброски, который допускается принимать равным tg j_к = tg 45° = l,0;

g и E - то же что в п. 9.8 настоящей Инструкции;

g₄ - вес части постели в контуре ЕСМ, определяемый по формуле

(54)

y - угол между подошвой стенки и плоскостью сдвига.

9.10. При расчете общей устойчивости гравитационных причальных сооружений по схеме глубинного сдвига следует руководствоваться указаниями пп. 8.15 и 8.16 настоящей Инструкции.

Для гравитационных стенок из массивовой кладки в расчете по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения следует в пределах ширины основания стенки собственный вес сооружения, вес материала засыпки и временные нагрузки (рис. 10) над ним приводить к эпюре вертикальных сил по формулам (36) и (39), исключив действие горизонтальных нагрузок, т.е. принимая в формуле (36) значение М₀ = 0.

Эксплуатационную нагрузку на территории причала следует располагать в соответствии со схемой на рис. 10.

Рис. 10. Схема расположения эксплуатационных нагрузок:

1 - отметка кордона; 2 - отметка дна

При расчете общей устойчивости сооружения по схеме смешанного сдвига, представленного в СНиП на основания гидротехнических сооружений, необходимо трапецеидальную эпюру напряжений по контакту каменной постели с грунтом основания заменить расчетной равномерной эпюрой и учесть влияние пригрузки интенсивностью над зоной выпирания.

10. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ УГОЛКОВОГО ТИПА 10.1. Причальные сооружения уголкового типа с внутренней анкеровкой и контрфорсные рассчитываются при двух случаях загружения территории причала (рис. 11):

Рис. 11. Схемы загружения территории причала:

1 - отметка кордона; 2 - линия кордона; 3 - колея портала; 4 - плоскость восприятия распора; 5 - плоскость обрушения; 6 - отметка дна

I случай - временная нагрузка располагается над сооружением до линии кордона или до линии возможного загружения по технологическим условиям. При таком расположении нагрузки рассчитываются устойчивость сооружения на плоский сдвиг по постели и вместе с постелью, толщина постели, контактные напряжения в постели и грунте основания, а также усилия для расчета прочности и трещиностойкости элементов конструкций;

II случай - при таком расположении временной нагрузки рассчитывается общая устойчивость сооружения по схеме глубинного сдвига по круглоцилиндрической поверхности скольжения.

10.2. Активное давление грунта с учетом временных нагрузок, расположенных на территории причала, определяется в соответствии с указаниями пп. 8.20-8.24. При этом угол трения d материала засыпки по расчетной тыловой плоскости стенки принимается равным:

0,5 j - по железобетонной тыловой поверхности лицевой плиты или тыловой поверхности контрфорса;

j - по условной наклонной тыловой плоскости стенки, в грунте засыпки (по плоскости восприятия распорного давления).

10.3. При расчете устойчивости уголковых стенок и прочности их основания углы в засыпке (a - между вертикалью и плоскостью восприятия распора и b - между вертикалью и плоскостью обрушения) следует определять:

а) при нагрузке, расположенной на сооружении, - первый случай (см пп. 10.1 и 11.1) - по указаниям п. 8.22 (частный случай) и по формуле (19);

б) при нагрузке, расположенной за сооружением, - второй случай (см. п. 11.1) - по указаниям п. 8.23 и по формуле (17).

10.4. При расчетах уголковых стенок горизонтальную составляющую швартовного усилия следует распределять по длине вдоль кордона, равной сумме длин панелей, омоноличенных с тумбовым массивом. Распределение швартовного усилия оголовком на следующие элементы должно быть обосновано расчетом его прочности.

10.5. В уголковых стенках при расчете лицевой плиты в горизонтальном направлении расчетной плоскостью восприятия распора является ее тыловая поверхность. При определении распора засыпки на плиту следует учитывать разгружающее влияние боковых поверхностей ребер в результате трения о них призмы обрушения.

При расчете плиты в вертикальном направлении в качестве расчетной принимать условную плоскость восприятия распора, положение которой определяется расстоянием х_пл (рис. 12). При этом расстояние х_пл, ограниченное тыловой поверхностью лицевой плиты, определяется отношением

(55)

Рис. 12. Схема определения расчетной плоскости

10.6. Лицевая плита в уголковых стенках с внешней и внутренней анкеровкой рассчитывается в двух направлениях, как балка на двух опорах с консолями, на нагрузку от активного давления собственного веса грунта с учетом временных нагрузок. В вертикальном направлении опорами служат анкер и упор на пороге фундаментной плиты, в горизонтальном - ребра тавров.

При расчете плиты в вертикальном направлении горизонтальную составляющую швартовного усилия, нормальную к линии кордона, следует учитывать при определении усилий в наданкерной консоли и не учитывать при определении изгибающего момента в пролете. При этом значение коэффициента т_с снижения изгибающего момента в пролете лицевой панели в результате ее деформации и перемещения допускается принимать равным 0,9.

При расчете плиты в горизонтальном направлении рекомендуется по высоте сооружения в соответствии с эпюрой распора выделять характерные расчетные сечения шириной 1 м и принимать для горизонтальных балок равномерную нагрузку, равную средней интенсивности по эпюре распора для выделенного сечения.

11. РАСЧЕТ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ УГОЛКОВОГО ТИПА С ВНЕШНЕЙ АНКЕРОВКОЙ 11.1. Уголковые причальные сооружения с внешней анкеровкой рассчитываются при четырех случаях загружения территории причала (рис. 13).

Рис. 13. Расчетная схема причального сооружения уголкового типа с внешней анкеровкой (римскими цифрами показаны случаи загружения):

I случай - временная нагрузка располагается над сооружением до линии кордона или линии возможного загружения по технологическим условиям. При таком расположении нагрузки определяются усилия для расчета лицевой плиты и анкерной тяги, положение равнодействующей нагрузок в основании, контактные напряжения в постели и грунте основания, толщина постели;

II случай - временная нагрузка располагается за сооружением. В этом случае проверяется его устойчивость на плоский сдвиг по постели и вместе с постелью;

III случай - временная нагрузка располагается над стенкой в пределах призмы обрушения на лицевую плиту и за плоскостью обрушения, проведенной из верхней точки анкерной опоры. При таком положении нагрузки рассчитываются анкерные устройства;

IV случай - при таком расположении временной нагрузки сооружение рассчитывается на общую устойчивость по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.

11.2. Устойчивость уголковых стенок с внешней анкеровкой по схеме плоского сдвига, а также нормальные контактные напряжения и толщина каменной постели рассчитываются в соответствии с требованиями пп. 9.2-9.6, 9.8, 9.9 и 10.2-10.4 с учетом следующих дополнительных указаний:

при определении положения равнодействующей нагрузок по формуле (36) удерживающий момент М_уд включает в себя удерживающие моменты M_g от вертикальных сил и от усилия в анкере, т.е. М_уд = M_g + ;

при определении устойчивости сооружения на плоский сдвиг в формулах (44) и (45) к сумме горизонтальных удерживающих сил (правая часть неравенства) следует прибавить горизонтальную составляющую анкерного усилия R_ан, а в формулах (52) и (53) анкерное усилие R_ан вычесть из суммы сдвигающих горизонтальных сил.

11.3. Усилия, действующие в лицевой плите, определяются по указаниям пп. 10.2, 10.3, 10.5 и 10.6.

11.4. Для определения изгибающего момента в фундаментной плите рекомендуется метод, основанный на использовании эквивалентного массива с кладкой из обыкновенных бетонных массивов. В качестве эквивалентного принимается массив из бетона марки 150 для стенок с глубиной у причала до 11,5 м н марки 200 - для глубин 13 м и более. При этом соотношение размера В массива в плане к его высоте h принимается равным 4:1 или 3:1 соответственно для глубин у причала до 11,5 м и для глубин 13 м и более.

Изгибающий момент, действующий на 1 пог. м сечения фундаментной плиты,

(56)

где m_э - коэффициент, принимаемый равным для сооружений I класса капитальности 0,4; II и III классов - 0,45; IV класса - 0,5;

- нормативное значение осевого растяжения бетона, принимаемое по СНиП на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений;

- коэффициент перехода к упругопластическим характеристикам бетона (m_h - поправочный коэффициент, зависящий от размеров поперечного сечения, определяемый по главе СНиП на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений);

g = 1,75 - коэффициент для прямоугольного сечения;

W₀ = h_э/6 - упругий момент сопротивления сечения эквивалентного массива шириной 1 м и высотой h_э (для глубин у причала до 11,5 м h_э = В/4; для глубин 13 м и более h_э = В/3);

В - длина эквивалентного массива, равная размеру фундаментной плиты в плоскости действия изгибающего момента; при расчете фундаментной плиты в направлении, перпендикулярном линии кордона, равна ширине основания сооружения, в направлении, параллельном линии кордона, - ширине фундаментной плиты.

Примечание. Армирование нижней и верхней зон фундаментной плиты в двух направлениях производится по изгибающим моментам, определенным по формуле (56) с учетом указаний пп. 8.7, 8.10 и 8.11 настоящей Инструкции.

11.5. Растягивающее усилие в анкерной тяге определяется как опорная реакция из расчета лицевой плиты в вертикальном направлении, при этом нагрузки учитываются в соответствии с указаниями пп. 10.4 и 11.1 (I случай).

11.6. Расчет элементов железобетонных конструкций на прочность и трещиностойкость лицевой и фундаментной панелей выполняется в соответствии с указаниями глав СНиП на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений, на бетонные и железобетонные конструкции и пп. 8.7, 8.8, 8.10 и 8.11 настоящей Инструкции.

11.7. Расчет анкерных устройств и деталей их крепления на устойчивость следует выполнять в соответствии с указаниями разд. 16 и прил. 3 к настоящей Инструкции, по прочности - по требованиям глав СНиП на стальные конструкции, на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений, на бетонные и железобетонные конструкции и пп. 8.7-8.11 настоящей Инструкции. 12. РАСЧЕТ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ УГОЛКОВОГО ТИПА С ВНУТРЕННЕЙ АНКЕРОВКОЙ 12.1. Расчет уголковых причальных сооружений с внутренней анкеровкой на устойчивость по схеме плоского сдвига и общую устойчивость, а также определение толщины постели и нормальных контактных напряжений выполняют по указаниям пп. 9.3-9.10 и 10.1-10.4.

12.2. Изгибающие моменты и поперечные силы, действующие в лицевой плите уголковой стенки с внутренней анкеровкой, определяют на основе расчетов, выполняемых в соответствии с указаниями пп. 10.1, 10.2, 10.4-10.6.

12.3. Усилия, действующие в фундаментной плите, допускается определять обоснованными методами расчета с учетом воздействия лицевой вертикальной плиты, анкерной тяги, пригрузки от грунта засыпки за стенкой, а также неравномерности планировки постели.

12.4. Растягивающее усилие в анкерной тяге определяется как опорная реакция на основе расчета лицевой плиты в вертикальном направлении. Изгибающий момент в анкерной тяге, возникающий под действием давления зависающего грунта, эксплуатационной нагрузки и собственного веса тяги, допускается определять обоснованными методами.

12.5. Расчет лицевой и фундаментной плит на прочность и трещиностойкость выполняется по главам СНиП на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений, на бетонные и железобетонные конструкции и пп. 8.7, 8.8, 8.10 и 8.11 настоящей Инструкции.

При этом лицевая плита в вертикальном направлении рассчитывается на внецентренное сжатие, в горизонтальном - на изгиб.

12.6. Анкерная тяга и ее крепления рассчитываются на прочность в соответствии с указаниями главы СНиП на стальные конструкции, а также п. 8.9 и прил. 3 к настоящей Инструкции.

13. РАСЧЕТ УГОЛКОВЫХ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ КОНТРФОРСНОГО ТИПА 13.1. Расчет уголковых стенок контрфорсного типа на плоский сдвиг и общую устойчивость, а также определение нормальных контактных напряжений и толщины постели выполняются по указаниям пп. 9.3-9.10 и 10.1-10.4.

13.2. При расчете лицевой плиты контрфорсной стенки в горизонтальном направлении (см. п. 10.5 настоящей Инструкции) расчетную эпюру активного давления следует определять как разность эпюры активного давления, построенной по указаниям пп. 8.20-8.24 и 10.2, и треугольной эпюры трения с вершиной на территории причала.

При расстоянии между контрфорсами в 4 м основание эпюры трения принимается равным 0,2 нижней ординаты эпюры активного давления, при расстоянии между контрфорсами 2 м - 0,3 нижней ординаты эпюры активного давления (рис. 14).