РД 31.31.55-93. (Только для проектирования на территории России) Инструкция по проектированию морских причальных и берегоукрепительных сооружений

9.25. Тыловое сопряжение набережной с берегом, представляющее собой подпорную стенку гравитационного типа из одного-двух курсов массивов, в том числе пустотелых железобетонных коробов или уголкового профиля, а также в виде заанкеренного больверка при возможности просадок территории, должно обеспечить восприятие распорного давления грунта без передачи горизонтальной нагрузки на эстакаду.

При значительной ширине ростверка, обусловленной типовыми размерами пролетов верхнего строения, либо при невозможности при принятом уклоне откоса образования бермы перед тыловым сопряжением, последнее может не устраиваться; подпричальный откос в этом случае доводится до низа плиты верхнего строения.

Отсутствие тылового сопряжения и действие благодаря этому распорного давления грунта на эстакаду могут быть допущены в конструкциях набережных на сваях-оболочках диаметром не менее 1,2 м, на призматических сваях 400´400 мм и 450´450 мм при введении в состав свайного основания наклонных или козловых свай, в также при анкеровке верхнего строения.

9.26. На недостаточно защищенных акваториях (при высоте волн более 1,50 м) или на открытых морских побережьях при высоте волн менее 2,50 м тыловое сопряжение должно устраиваться из железобетонного ящика с перфорированными или решетчатыми стенками, заполненного камнем, с устройством за ним каменной призмы, предотвращающей вымывание грунта территории причала.

Верхний курс массива тылового сопряжения следует выполнять в виде железобетонного короба при необходимости устройства тыловой потерны.

Продольный шов между эстакадой и тыловым сопряжением должен перекрываться съемными чугунными решетками.

9.27. При проектировании подпричального откоса и конструкции сопряжения набережных с берегом следует руководствоваться Указаниями по проектированию подпричального откоса и тылового сопряжения набережных-эстакад, подверженных интенсивному волнению.

9.28. При конструировании узлов сборных железобетонных элементов ростверков следует руководствоваться следующими указаниями:

рабочие стыки сборных элементов ростверков, воспринимающие изгибающие моменты и поперечные силы, создаются путем сварки выпусков арматуры и укладки бетона омоноличивания или путем сварки закладных частей в соответствии с указаниями СНиП 2.03.01-84;

стыки сборных элементов ростверков, воспринимающие поперечные силы, создаются путем устройства в примыкающих поверхностях элементов штраб с последующим наполнением их монолитным бетоном и установкой арматуры;

отдельные стыки между сборными элементами ростверка допускается выполнять без связей, "открытыми", в том случае, когда это приемлемо по условиям работы сооружения, а относительные смещения по линиям примыкания допустимы по условиям эксплуатации.

9.29. Верхнее строение ростверков следует жестко соединять со сваями путем заделки их в ростверк на глубину не менее 5 см и выпусков арматуры из сваи на длину их анкеровки согласно требованиям СНиП 2.03.01-84.

Допускается сваи-оболочки не заделывать в ростверк из предварительно напряженных элементов, обеспечивая лишь плотное примыкание торцов оболочек к верхнему строению путем омоноличивания оболочки с ростверком, и этом случае в состав стыка должна быть включена дополнительная арматура, пропускаемая через окна в ригелях.

Стык металлической сваи с железобетонным верхним строением должен устраиваться путем омоноличивания в ростверке выпусков арматуры, привариваемой к внутренней поверхности сваи и замоноличенной в ее бетонной пробке.

9.30. Стыки безребристых конструкций верхнего строения рекомендуется выполнять с помощью наголовников и инвентарных хомутов. При использовании наголовников должна омоноличиваться полость, образованная наголовником и монтажным отверстием плиты.

Применение инвентарных хомутов позволяет омоноличивать сваю и плиты только в монтажном проеме плит.

При образовании узла омоноличивания должен быть обеспечен требуемый СНиП 2.03.01-84 перепуск арматуры плит и установка дополнительной вертикальной (с требуемым перепуском относительно выпусков арматуры сваи) арматуры.

9.31. Стыки поперечно-ригельной системы должны образовываться путем омоноличивания окон сборной части поперечного ригеля (как правило, прямоугольной формы) и конструктивного зазора укладываемых на него плит, являющегося монолитной частью поперечного ригеля. При этом должны выполняться требования пп. 9.29 и 9.30 по заделке ствола сваи и установке арматуры в монтажных проемах свай, за пределами которых омоноличиваются в конструктивных зазорах плит их арматурные выпуски с выпусками арматуры ригеля.

9.32. Стыки продольно-ригельных систем образуются путем: омоноличивания свай в монтажных проемах и окнах (в частности, за счет выреза полок продольных ригелей); омоноличивания монтажных проемов между продольными ригелями и укладываемыми на них (в частности, на их полки) плитами.

9.33. В верхнем строении необходимо предусматривать устройства, обеспечивающие вентиляцию подпричального пространства (металлические решетки, укладываемые между ростверком и тыловым сопряжением из массивов, и т.п.) и удаление атмосферных осадков (вертикальные закладные трубки).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ 9.34. Сооружения эстакадного типа рассчитываются в следующей последовательности:

а) определение нагрузок и их сочетаний, действующих на секцию сооружения, в соответствии с требованиями раздела 5 настоящей Инструкции;

б) расчет общей устойчивости сооружения по глубинному сдвигу (набережные), местной устойчивости подпричального откоса, и том числе и на проскальзывание между поперечными рядами свай (набережные-эстакады), на основе требований СНиП 2.02.02-85 с учетом указаний раздела 6 настоящей Инструкции;

в) расчет сооружений по плоской или пространственной расчетным схемам в зависимости от конструкции сооружения при действии разных сочетаний нагрузок; определение расчетных усилий в конструктивных элементах и их деформаций;

г) определение несущей способности свай при действии осевых нагрузок в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85;

д) расчет элементов сооружения по прочности, трещиностойкости и деформациям в соответствии с требованиями СНиП 2.06.08-87, СНиП 2.03.01-84, СНиП II-23-81*;

е) корректировки расчетной схемы в соответствии с несущей способностью элементов по прочности, трещиностойкости;

деформациями конструкции в целом и ее элементов; несущей способностью свай и шпунта при действии осевых усилий;

предельными значениями горизонтальных компонентов реакций грунта по боковой поверхности свай и шпунта.

9.35. В качестве расчетных схем причалов эстакадного типа следует принимать:

для набережных, технологических площадок узких пирсов для переработки навалочных и наливных грузов, пассажирских и судоремонтных пирсов, палов - пространственную рамную конструкцию на упругих (нелинейно-упругих) опорах с промежуточными связями или без них и жесткий ростверк, если высота ригелей, приведенных к прямоугольному сечению, составляет не менее 1:4,3 ширины ростверка;

для верхнего строения соединительных эстакад узких пирсов - многопролетную балку или плиту на упругих опорах при омоноличивании или сварке продольных ригелей смежных пролетов и однопролетные балки при свободном опирании балок на поперечные ригели.

9.36. В качестве модели грунтового основания в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 должно приниматься основание с линейно-нарастающим с глубиной значением коэффициента постели, учитывающее образование в грунте зон пластических деформаций. Значение реакций грунта в пластической области определяется по указаниям раздела 5 настоящей Инструкции.

Граница между областями упругого (модель основания в виде коэффициента постели) и пластического деформирования определяется равенством реакций грунта, получаемых при помощи этих двух расчетных моделей, на границе упругой и пластической зон. Уточнение положения границы производится в процессе итераций. Коэффициент постели основания по контакту боковой поверхности сваи с грунтом при сдвиге и под острием сваи должен составлять соответственно 0,7 и 1/0,7 от величины коэффициента постели в горизонтальном направлении, принимаемого по указаниям СНиП 2.02.03-85.

9.37. Распределение усилий в грунтовой среде и взаимодействие расположенных в ней конструктивных элементов следует учитывать посредством аппроксимации упругих свойств грунтовой среды конечными элементами, в частности стержнями, при этом жесткостные характеристики конечных элементов должны назначаться с учетом реальных деформационных характеристик грунта.

9.38. Расчет конструкций эстакадного типа следует производить методом конечных элементов по комплексу программ ROST и PORT для пространственной и плоской расчетных схем. При нелинейно-упругих опорах расчет следует выполнять методом итераций.

При значениях коэффициента продольного изгиба J_х=J_y<0,9 в сваях расчет конструкции должен быть откорректирован в соответствии с матрицей деформаций стержня, подверженного действию продольно-поперечного изгиба.

Расчетную длину опор с учетом условного защемления следует принимать в зависимости от положения их на откосе и направления действия горизонтальной силы перпендикулярно кордону в сторону акватории, вдоль кордона и перпендикулярно кордону в сторону берега.

9.39. Напряженно-деформированное состояние свайных опор при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок должно определяться с учетом дополнительного момента

(9.1)

продольной силы N в элементе относительно центра тяжести сечения,

где

V_N(Z)=V(Z)-V_r,

V(Z) и V_r - прогибы в сечениях соответственно с координатой Z и в голове опоры;

- критическая сжимающая сила;

EJ - жесткость элемента;

l - расчетные длины свай, принимаемые по указаниям п. 9.38;

m - принимается по табл. 9.1

Таблица 9.1

Характеристика свайного основания

mСхемы закрепления

Сваи прямоугольные с горизонтальным смещением

1,25

1,5

Сваи-оболочки с горизонтальным смещением

1

1,25

Сваи и сваи-оболочки без горизонтального смещения (козловые опоры в двух направлениях)

0,7

1

9.40. При частичной замене слабого грунта грунтом с большим объемным весом, образовании над поверхностью слабого грунта насыпей или передаче на его поверхность иных распределенных нагрузок в пределах свайного основания необходимо при расчете свай учитывать действие сил отрицательного трения по боковой поверхности сваи в соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.03-85.

9.41. Пространственную конструкцию допускается для протяженных в плане эстакадных сооружений рассчитывать методом расчленения на отдельные плоские системы, выбирая из них основную несущую систему.

9.42. При членении конструкции на поперечные и продольные рамы ширина полки плиты, монолитно связанной с ребром и вводимая в расчет при определении геометрических и жесткостных параметров ригеля, принимается из условия, что учитываемый свес полки в каждую сторону от ребра b_с должен быть не более l/p(3+2g - g²) (l - пролет ребра между сваями;g - коэффициент Пуассона).

При наличии ребер другого направления с шагом меньшим, чем шаг ребер рассматриваемого направления и при высоте полки h_f ³ 0,1h свес полки b_с следует принимать равным половине расстояния в свету между ребрами рассматриваемого направления, где h - высота сечения ребра.

При отсутствии ребер другого направления или при их шаге, большем, чем шаг ребра рассматриваемого направления, а также если h_f < 0,1 h, то свес полки b_с=6/h_f.

При консольных свесах полки

если h_f³0,1h, b_c=6h_f;

если 0,05h=h_f< 0,1h, b_c=3h_f;

если h_f<0,05h, то свесы не учитываются.

9.43. При составлении расчетных схем в качестве осей элементов следует принимать линии, соединяющие геометрические центры тяжести сечений элементов.

9.44. Вертикальные нагрузки на поперечные рамы (основные несущие системы) определяются:

сосредоточенные силы - как опорные реакции, полученные по линиям влияния продольных (подкрановых) ригелей при действии крановых нагрузок и железнодорожных нагрузок, если они располагаются в пределах расчетной ширины ригеля, и расчетных ригелей шириной 12h_f, расположенных под осями железнодорожных путей, при действии железнодорожных нагрузок и учете собственного веса продольных ригелей; расчетной схемой ригелей являются соответствующие балки на упруго-податливых опорах с коэффициентами податливости, равными осадкам поперечных рам от действия единичных сил, приложенных в месте расположения центральных осей соответствующих продольных ригелей;

равномерно распределенные нагрузки - как нагрузки интенсивностью, определяемой площадью сбора нагрузок с левого и правого полупролетов, расположенных между данной поперечной рамой и соседними с ней, с учетом собственного веса элементов полупролетов, включая поперечные ригели.

Вертикальные нагрузки на продольные рамы (основные несущие системы) определяются:

сосредоточенные силы - по фактическим значениям крановых нагрузок и железнодорожных нагрузок, действующих в пределах полосы ростверка от его конца до середины пролета, примыкающего к прикордонному или тыловому ряду опор для прикордонного или тылового ригеля, а для средних продольных ригелей по фактическим значениям железнодорожных нагрузок, действующих в пределах левого и правого примыкающих полпролетов, расположенных между данным продольным ригелем и соседними с ним, равномерно распределенные нагрузки - как нагрузки интенсивностью, определяемой указанной выше площадью сбора нагрузок продольных ригелей с учетом собственного веса элементов, находящихся в зоне сбора нагрузок, включая продольные ригели.

При расчете продольных рам коэффициент податливости свайной опоры должен приниматься равным осадке примыкающей к этой опоре поперечной рамы от действия единичной силы, приложенной в месте расположения центральной оси продольного ригеля.

9.45. Горизонтальные нагрузки, действующие на поперечные и продольные рамы, следует определять из расчета секции ростверка, в том числе и с учетом взаимодействия секций, на действие горизонтальных (судовых, крановых и железнодорожных тормозных, распорных грунтовых при отсутствии тылового сопряжения) нагрузок методом "упругого центра" путем суммирования проекций горизонтальных усилий, приложенных к головам свай рассматриваемой рамы, на ее плоскость (пп. 9.51, 9.52). При этом верхнее строение в горизонтальной плоскости считается абсолютно жестким, а кручение опор вокруг их оси допускается не учитывать.

9.46. Усилия М, Q, N в элементах рам, вызванные межсезонным перепадом температур и влажностными воздействиями, следует определять в соответствии с требованиями СНиП 2.01.01-82 и СНиП 2.06.08-87.

9.47. Взаимодействие сваи с грунтовым основанием следует описывать моделью с линейно нарастающим по глубине в каждом слое грунта значением коэффициента постели; при переходе к каждому новому k-тому слою следует определять приведенную высоту кровли слоя из выражения

, (9.2)

где g_К и g_i - удельные веса грунта к-того и i-тых слоев, лежащих выше кровли к-того слоя, соответственно;

h_i - высота i-того слоя грунта.

Коэффициент постели определяется:

по кровле к-того слоя С_1k=Kh_kb_p;

по подошве к-того слоя С_2k=K(h_k+Dh_k)b_p,

где К - коэффициент пропорциональности, кН/м⁴ принимаемый по данным СНиП 2.02.03-85;

Dh_K - толщина K-того слоя грунта, м;