Примечание. В качестве основной несущей системы следует принимать поперечные рамы при поперечно-ригельной схеме ростверка и продольные рамы - при продольно-ригельной схеме.
17.3. При членении поперечно-ригельной конструкции на поперечные и продольные рамы для продольных рам в расчет вводятся условные ригели, а для поперечных рам - конструктивные ригели.
В «условный ригель» (А, В, С - рис. 25), входящий в состав омоноличенного ростверка, включают:
для прикордонной или тыловой рамы - полосу ростверка от конца до середины пролета, примыкающего соответственно к прикордонному или тыловому ряду опор;
для средних продольных рам - полосу ростверка в пределах левого и правого примыкающих полупролетов.
Примечание. Приводимые в п. 17.3 и далее указания применительно к поперечно-ригельным системам соответственно могут быть использованы также при расчете продольно-ригельных систем.
17.4. При установлении расчетных схем плоских систем в качестве осей элементов следует принимать линии, соединяющие геометрические центры тяжести сечений элементов. Расчетная высота стоек рам определяется в соответствии с указаниями п. 17.16 настоящей Инструкции.
Рис. 25. Поперечно-ригельная конструкция:
А, В, С - «условные ригели» продольных рам:1-5 - сборные элементы ростверка; 6 - ригель поперечной рамы
17.5. Вертикальные нагрузки на поперечные рамы (основные несущие системы) определяются по максимальным опорным реакциям продольных систем с учетом собственного веса элементов поперечной рамы.
Примечание. В случае применения продольно-ригельных ростверков сначала рассчитываются поперечные плоские системы, опорные реакции которых принимаются как нагрузки на ригели продольных рам.
17.6. Горизонтальные нагрузки на продольные и поперечные рамы определяются как алгебраические суммы соответствующих нагрузок на опоры каждой рамы. Горизонтальные нагрузки, действующие на расчетную секцию, распределяются между опорами рам в предположении абсолютной жесткости верхнего строения ростверка в горизонтальной плоскости. При этом кручение опор вокруг собственной оси не учитывается (см. пп. 17.10-17.15).
17.7. Исходные усилия (изгибающие моменты М, перерезывающие силы Q и продольные силы N - реакции опор) при конструктивном расчете элементов определяются суммированием соответствующих усилий, полученных из расчета плоских систем на вертикальные и горизонтальные нагрузки. Усилия, действующие на «условный ригель», распределяются между составляющими его элементами пропорционально их жесткости.
Примечание. Для элементов, у которых в состав расчетных сочетаний входят временные подвижные и равномерно распределенные нагрузки, расчетные суммарные эпюры М и Q строятся по линиям влияния.
17.8. Значения изгибающих моментов М и перерезывающих сил Q для опорных сечений стоек определяются как геометрические суммы соответствующих значений М и Q, полученных при расчете продольных и поперечных рам. Значение продольной силы N определяется из расчета поперечной рамы.
17.9. Усилия в элементах рамных конструкций причалов эстакадного типа, вызванные межсезонным перепадом температур, следует определять с учетом деформации ползучести либо с применением временного длительного модуля деформации в соответствии с главой СНиП на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений.
17.10. Реакции одиночных опор от единичного горизонтального смещения относительно осей х и у определяются при заделке опор в ростверке и грунте по формуле
(90)
где - погонная жесткость свайных опор;
l - расчетная длина свайных опор, определяемая по указаниям пп. 17.16-17.20 настоящей Инструкции;
Е - начальный модуль упругости материала опор;
I - момент инерции сечения опоры.
17.11. Реакция козловых опор от единичного горизонтального смещения при их расположении в плоскости действия силы определяется по формуле
(91)
где - коэффициент;
- коэффициент;
??1 и ??2 - углы наклона свай козловых опор к вертикали;
Е - то же, что в п. 17.10 настоящей Инструкции;
F - площадь сечения свай козловых опор;
l1 и l2 - расчетные длины свай козловых опор (см. пп. 17.16-17.20 настоящей Инструкции).
Рис. 26. Схема к расчету горизонтальных нагрузок на опоры от вращения секции. Контуры верхнего строения ростверка показаны пунктиром
17.12. Горизонтальные нагрузки, действующие на расчетную секцию, допускается распределять между опорами секции путем переноса равнодействующей горизонтальных сил А в упругий центр системы (рис. 26) и приведения их к силе Т, действующей параллельно кордону, силе N, действующей перпендикулярно кордону, и моменту, вызывающему вращение секции относительно упругого центра,
(92)
где М - момент от действия судовых нагрузок, давления грунта и временных нагрузок на тыловую грань ростверка;
А - равнодействующая горизонтальных сил;
r - расстояние от линии действия равнодействующей до упругого центра (см. рис. 26);
и - то же, что в п. 14.6 настоящей Инструкции;
L - длина секции;
xN, yт, yE - расстояние от упругого центра до соответствующих сил;
Еi - распорное давление от собственного веса грунта и временных нагрузок, действующих на тыловую грань ростверка, на 1 пог. м сооружения;
fi - коэффициент трения материала засыпки по тыловой грани ростверка.
Примечание. За упругий центр системы принимается точка, проходя через которую равнодействующая A вызывает только поступательное смещение секции.
17.13. Координаты упругого центра определяются по формулам:
(93)
(94)
где Hyi и Hxi - реакции опор от единичного горизонтального смещения по пп. 17.10 и 17.11 настоящей Инструкции;
xi и уi - координаты опор относительно осей х и у (см. рис. 26).
Примечание. Для упрощения определения и отсчета координат упругого центра целесообразно за начало координат принимать точку О пересечения осей крайних рядов опор (см. рис. 26).
17.14. Усилия в элементах свайного основания:
от составляющих и
(95)
(96)
от момента М
(97)
(98)
Суммарные усилия, действующие на опору, от составляющих и (см. рис. 26) и момента М = Аr определяются по формулам:
(99)
(100)
В формулах (95)-(100);
Pxi, , - усилия, действующие на опору вдоль оси х;
Pyi, , - усилия, действующие на опору вдоль оси у;
Hxi, Hyi - то же, что в пп. 17.10 и 17.11 настоящей Инструкции;
Хi, Yi - координаты i-й опоры относительно осей, проходящих через упругий центр основания;
??0 - угол поворота, определяемый по указаниям п. 17.15 настоящей Инструкции.
Примечание. Знаки перед значениями и определяются с учетом направления момента, вызывающего поворот секции.
Рис. 27. Схема определения глубины условного защемления опоры. Условная горизонтальная поверхность показана пунктиром:
а - общий случай, б и в - размещение опор на откосе, 1 - линия откоса, 2 - линия дна
17.15. Угол поворота секции относительно упругого центра от воздействия внешнего момента М определяется по формуле
(101)
17.16. Расчетная длина стоек рамы (рис. 27, а) определяется по формуле
(102)
где Н0 - расстояние от точки пересечения линии дна (откоса) с осью опоры до центра тяжести поперечного сечения ригеля;
hусл - разность отметок точки пересечения откоса с осью опор и условной горизонтальной поверхности, определяемая в соответствии с п. 17.19 настоящей Инструкции;
hз - расчетная глубина условного защемления (см. п. 17.17 настоящей Инструкции), отсчитываемая от поверхности действительного дна при размещении опор на горизонтальном дне или от условной горизонтальной поверхности при размещении опор на откосе.
Примечание. При действии силы в сторону акватории или вдоль кордона условная горизонтальная поверхность располагается ниже точки пересечения оси опоры с откосом и значение hусл принимается в формуле (102) со знаком «плюс». При действии силы в сторону берега (на откос) значение hусл принимается со знаком «минус».
17.17. Расчетная глубина условного защемления hз 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)
??hз - 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;
nc, n, kн - то же, что в п. 8.8. настоящей Инструкции;
тд - дополнительный коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,15;
Р - горизонтальная сила, действующая на опору, определяемая по формуле (99) или формулах (100) настоящей Инструкции;
??н - объемная масса грунта;
т?? - 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;
тn - коэффициент пространственной работы, определяемый в соответствии с п. 17.18 настоящей Инструкции;
(107)
?? - угол внутреннего трения грунта
Примечания: 1. В случае полузащемленной опоры в ростверке значение hз 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 hз от воздействия на опору горизонтальной нагрузки следует задаваться первоначальным значением hз, 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 hз, 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 hз и D - то же, что в п. 17.17 настоящей Инструкции;
L - расстояние между осями опор в продольном направлении.
Примечание. При L = 2hз + D значение mп 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 hусл (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 hусл, размещается ниже горизонтального дна (рис. 27, б), глубина hз откладывается от уровня горизонтального дна.
В формулах (112) и (113):
hз - то же, что в п. 17.16 настоящей Инструкции;
m?? - то же, что в п. 17.17 настоящей Инструкции;
m?? - разность коэффициентов пассивного и активного давления для вертикальных стенок и наклонной поверхности грунта, определяемая по формуле
(114)
где
(115)
(116)
?? - 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 hусл, размещается выше отметки территории (рис. 27, в), глубина hз 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 hд:
для горизонтального дна
(119)
для откоса
(120)
Здесь hк - 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 ??hз - 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 ?? 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 ?? - коэффициент упругости части опоры, погруженной в грунт, равный ??N, тс/мм (N - продольная сила, определяемая в соответствии с указаниями п. 17.8 настоящей Инструкции; ?? - коэффициент пропорциональности, равный 0,40 1/мм);
