Рис. 8. Эпюры краевых напряжений по контакту основания сооружения и каменной постели
9.3. При определении нормальных краевых напряжений под подошвами гравитационных сооружений или каменными постелями в расчете прочности оснований должно выполняться условие
?? ?? R,(38)
где ?? - краевое напряжение на контакте каменной постели и подошвы сооружения или на контакте грунта основания и подошвы каменной постели, определяемое в соответствии с пп. 9.4 и 9.5 настоящей Инструкции;
R - расчетное сопротивление грунта основания, которое рекомендуется определять в соответствии с указаниями главы СНиП на основания зданий и сооружений.
9.4. Краевые напряжения по контакту основания сооружения и каменной постели при соблюдении условий (34) и (35) (рис. 8, а) определяются по формуле
(39)
При несоблюдении (в пределах указаний п. 9.2) условий (34) и (35) (рис. 8, б) краевые напряжения определяются по формуле
(40)
В формулах (39) и (40):
- максимальные и минимальные краевые нормальные напряжения в каменной постели на контакте с основанием сооружения;
R - расчетное сопротивление каменной постели, принимаемое в зависимости от марочной прочности камня с учетом его водонасыщенности. При расчете прочности каменной постели допускается пользоваться рекомендациями прил. 4 к главе СНиП на основания зданий и сооружений.
Остальные обозначения - по п. 9.2 настоящей Инструкции.
9.5. Краевые напряжения по контакту каменной постели с грунтом основания определяют из условия передачи нагрузок через каменную наброску под углом 45?? по формуле
(41)
где - максимальные и минимальные краевые нормальные напряжения в грунте основания на контакте с каменной постелью;
- то же, что в п. 9.4 настоящей Инструкции;
- ширина, по которой передается давление от сооружения на постель. При соблюдении условий (34) и (35) = b, при несоблюдении указанных условий = 3а;
hп - толщина каменной постели;
- объемная масса камня постели (см. п. 8.21 настоящей Инструкции);
R - расчетное сопротивление грунта основания, принимаемое по инженерно-геологическим отчетам, с учетом указаний главы СНиП на основания зданий и сооружений.
9.6. Толщина каменной постели hп определяется из условия, чтобы краевые напряжения не превышали расчетного сопротивления грунта основания по формуле
(42)
Все обозначения в формуле (42) принимаются в соответствии с п. 9.5 настоящей Инструкции.
Примечание. При отрицательной величине подкоренного выражения формулы (42) толщину постели следует принимать по конструктивным требованиям (см. п. 5.6 настоящей Инструкции).
9.7. Расчет устойчивости гравитационных причальных сооружений из условия опрокидывания (поворота) вокруг переднего ребра вращения следует выполнять только в случае выхода равнодействующей всех нагрузок за пределы ядра сечения, т.е. при несоблюдении условий (34) и (35), по формуле
(43)
где nc, n, kн - то же, что в п. 8.8 настоящей Инструкции;
М0 и Муд - соответственно моменты от опрокидывающих и от удерживающих сил относительно рассматриваемого ребра вращения;
т - то же, что в п. 8.14 настоящей Инструкции;
mд - определяют по табл. 7, поз. 4, настоящей Инструкции.
Примечание. Для уголковых стенок с внешней анкеровкой устойчивость на опрокидывание не проверяется.
9.8. При расчете устойчивости гравитационных причальных сооружений на сдвиг по контакту стенки с каменной постелью должно быть выполнено условие
(44)
где nc, n, kн - то же, что в п. 8.8 настоящей Инструкции;
Е - сумма сдвигающих горизонтальных сил, действующих на сооружение;
т - то же, что в п. 8.14 настоящей Инструкции;
g - сумма вертикальных сил, действующих на подошву сооружения;
f - коэффициент трения подошвы сооружения по контакту с каменной постелью; допускается принимать равным 0,5. В обоснованных случаях следует уточнять величину f экспериментальным путем;
mд - принимается по табл. 7, поз. 1, настоящей Инструкции.
Примечание. Временные нагрузки, улучшающие условия устойчивости, из расчета исключаются.
9.9. Устойчивость гравитационных причальных сооружений на сдвиг вместе с постелью следует определять:
а) для случая постели, заглубленной в грунт основания (рис. 9, а), скольжение по системе плоскостей МК, КЕ и ЕА, - из условия
(45)
где nc, n, kн - то же, что в п. 8.8 настоящей Инструкции;
mд, 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)
fг - коэффициент трения каменной постели по грунту основания; принимается равным tg ??г. В обоснованных случаях следует уточнять значение fг 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
Ер - 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 hп - 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;
??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 Ер =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)
fк - коэффициент внутреннего трения каменной наброски, который допускается принимать равным tg ??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)
?? - 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 ?? материала засыпки по расчетной тыловой плоскости стенки принимается равным:
0,5 ?? - по железобетонной тыловой поверхности лицевой плиты или тыловой поверхности контрфорса;
?? - 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 (?? - между вертикалью и плоскостью восприятия распора и ?? - 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 хпл (рис. 12). При этом расстояние хпл, 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 тс 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):
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 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 Муд включает в себя удерживающие моменты Mg от вертикальных сил и от усилия в анкере, т.е. Муд = Mg + ;
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 Rан, а в формулах (52) и (53) анкерное усилие Rан 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.
