При значениях коэффициента продольного изгиба Jх=Jy<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
VN(Z)=V(Z)-Vr,
V(Z) и Vr - 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;
?? - принимается по табл. 9.1
Таблица 9.1
|
Характеристика свайного основания |
??Схемы 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 bс должен быть не более l/??(3+2?? - ??2) (l - пролет ребра между сваями;?? - коэффициент Пуассона).
При наличии ребер другого направления с шагом меньшим, чем шаг ребер рассматриваемого направления и при высоте полки hf ?? 0,1h свес полки bс 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 hf < 0,1 h, то свес полки bс=6/hf.
При консольных свесах полки
если hf??0,1h, bc=6hf;
если 0,05h=hf< 0,1h, bc=3hf;
если hf<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 12hf, 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 ??К и ??i - удельные веса грунта к-того и i-тых слоев, лежащих выше кровли к-того слоя, соответственно;
hi - высота i-того слоя грунта.
Коэффициент постели определяется:
по кровле к-того слоя С1k=Khkbp;
по подошве к-того слоя С2k=K(hk+??hk)bp,
где К - коэффициент пропорциональности, кН/м4 принимаемый по данным СНиП 2.02.03-85;
??hK - толщина K-того слоя грунта, м;
bp - расчетная ширина сваи, м (см. СНиП 2.02.03-85).
Примечание.
Значение коэффициента постели в слое каменной призмы подпричального откоса принимается равным нулю.
9.48. Коэффициент Kl упругой податливости сваи следует определять, расчетом по программе PОRT при действии единичной силы, направленной вдоль оси сваи и приложенной к ее голове.
При этом значения коэффициентов постели Сс на сдвиг в начале и конце каждого конечного элемента сваи определяются в соответствии с указаниями п.п. 9.35 и 9.45 и выражениями
,(9.4)
где и - периметр сваи; ??lr - длина рассматриваемого r-того элемента, остальные обозначения см. формулу (9.2).
Коэффициент жесткости подошвы сваи, кН/м
,(9.5)
где С0 - значение коэффициента постели на уровне подошвы сваи;
А - площадь сечения сваи по подошве, вводится в матрицу жесткости конечного элемента, содержащего подошву сваи.
Упруго-пластическая работа сваи при действии продольных нагрузок учитывается путем сопоставления значений сил трения на конечных элементах сваи, лежащих в грунте и определяемых для r-того элемента с номерами узлов r1 и r2 по формуле
(9.6)
с предельно-допустимыми значениями сил трения по боковой поверхности сваи, нормируемыми СНиП 2.02.03-85 (Wr1 и Wr2 перемещения узлов в начале и конце конечного элемента r) и равными
tr,u=fiu??lr(9.7)
Если tr<tr,u, то итерация расчета не требуется. В противном случае на тех элементах, где tr>tr,u значения коэффициентов постели и принимаются равными нулю, а к элементу r прикладывается вдоль его оси сила tr,u направленная в сторону, противоположную продольным перемещениям сваи и расчет повторяется пока на всех элементах не будет удовлетворяться условие tr<tr,u.
9.49. Допускается при поверочных расчетах пренебрегать влиянием сжатия ствола сваи в грунте и определять коэффициент упругой податливости сваи на нескальных основаниях по формуле
,(9.8)
где С*, , находятся из выражений (9.4) и (9.5);
l0 - свободная длина сваи, равная расстоянию от ее заделки в ростверке до поверхности грунта;
Е - модуль упругости материала опоры.
Для опор, забуриваемых в полускальные и скальные основания,
K1=(l0+d)/EA,(9.9)
где d - глубина забуривания сваи.
9.50 Усилия в элементах поперечных и продольных рам рекомендуется определять по программе PORT при действии каждого вида нагрузки в отдельности и с целью нахождения расчетных значений усилий и деформации в элементах и деформаций конструкций в целом по первой и второй группам предельных состояний.
Изгибающие моменты М и перерезывающие силы Q в головах свай определяются как геометрические суммы соответствующих значений М и Q, полученных при расчете поперечных и продольных рам на действие каждого вида нагрузки в отдельности. Значение продольной силы в свае определяется из расчета поперечной рамы.
9.51. Координаты x0, и Y0 упругого центра ростверка в горизонтальной плоскости верхнего строения, проходящей через головы свай, для секции с вертикальными сваями и наклонными сваями, плоскость наклона которых перпендикулярна линии кордона, определяются из выражений
(9.10)
где Xi и Yi - координаты i-той сваи ростверка;
n - число свай в секции;
Нxi и Hyi - горизонтальные силы, действующие в голове i-той сваи и определяемые расчетом этой одиночной сваи по программе PORT при заданных единичных перемещениях ее головы вдоль осей Х и Y соответственно и принятой в проекте схеме закрепления сваи в ростверке (жесткое или шарнирное).
За начало координат рекомендуется принимать точку пересечения крайних рядов свай секции.
Для вертикальных свай Нxi=Нyi=Н??,
Н?? определяется: для жестко-защемленных свай в ростверке
;(9.11)
для шарнирно прикрепленных к ростверку
,(9.12)
где ??нн, ??нм, ??мм - деформации сваи на уровне поверхности грунта, вычисляемые по указаниям приложения 1 СНиП 2.02.03-85 при средневзвешенном по глубине значении коэффициента пропорциональности в верхней части глубины забивки сваи (до 5,0 м для призматических железобетонных свай и до 10,0 м для железобетонных свай-оболочек диаметром более 1,0 м).
Для наклонных свай, если горизонтальное перемещение головы сваи и нагрузки действуют перпендикулярно плоскости ее наклона и параллельно линии кордона, Нxi=Н??.
Для наклонных свай, если горизонтальное перемещение сваи и нагрузка действуют в плоскости наклонной сваи, перпендикулярной линии кордона,
,(9.13)
где Kl - коэффициент упругой податливости, принимаемый по указаниям пп. 9.48, 9.49;
?? - угол между осью сваи и нормалью к верхнему строению в точке ее закрепления в ростверке.
9.52. При произвольной ориентации сваи, если и плоскость ее наклона образует с осью Х угол ??, усилия от единичных горизонтальных перемещений ее головы возникают как в плоскости перемещения, так и перпендикулярно к ней.
Координаты Х0 и Y0 упругого центра для секции, содержащей сваи общего положения, определяются по формулам
(9.14)
где Нxxi и Нyxi - горизонтальные силы, действующие параллельно осям Х и Y в голове i-той сваи при ее единичном перемещении параллельно оси Х;
Нxyi и Нyyi - то же, но при единичном смещении головы параллельно оси Y
Нxxi=Н??(1+sin2??cos2??)+klsin2??cos2??;(9.15)
Hyxi=(Н??+kl)0,5sin2??sin2??(9.16)
при единичном перемещении головы сваи параллельно оси X;
Нxyi и Нyxi определяемом по формуле (9.16);
Нyyi=Н??(1+sin2??sin2??)+klsin2??sin2??.(9.17)
При единичном перемещении головы сваи параллельно оси Y.
9.53. Горизонтальные перемещения голов свай, с координатами Хi, Yi закрепленных в верхнем строении секции ростверка (или любой точки верхнего строения), не взаимодействующей с соседними секциями, определяются по формуле
(9.18)
где U0; V0 и - перемещения упругого центра вдоль осей X и Y и угол поворота ростверка в горизонтальной плоскости для секций, содержащих вертикальные и наклонные сваи, плоскость наклона которых перпендикулярна линии кордона.
;(9.19)
;
.
Для секций, содержащих сваи общего положения,
;(9.20)
где Nxj, Nyj - проекции на оси Х и Y j-той горизонтальной силы, действующей на секцию;
Mj - момент этой силы относительно упругого центра;
Mj=Nxj(YNj -Y0)-Nyj(XNj-X0);(9.21)
XNj, YNj - координаты точки приложения j-той силы.
Примечания:
1. Перемещения U(Xi, Yi), U0, V(Хi, Yi) и V0 положительны, если они совпадают с положительными направлениями осей координат; угол поворота ростверка Y0 горизонтальной плоскости положителен, если поворот происходит по часовой стрелке.
2. При отсутствии тылового сопряжения и действии активного давления грунта на тыловую грань ростверка, его величина на 1 м длины причала определяется по указаниям раздела 5 настоящей Инструкции.
9.54. Горизонтальные нагрузки, действующие на i-тую сваю, для вертикальных и наклонных свай, плоскость наклона которых перпендикулярна линии кордона, следует определять по формулам
(9.22)
Для наклонных свай общего положения
(9.23)
где Рxi и Рyi - проекции на оси Х и Y горизонтальной нагрузки Рi, приложенной к голове i-той сваи;
Hxi, Hyi, Hxyi, Hyyi, U(Xi, Yi), V(Xi, Yi) см. пп. 9.51 и 9.52.
Горизонтальные нагрузки, воспринимаемые поперечными и продольными рамами, находятся по указаниям п. 9.45.
9.55. При наличии конструктивной связи между секциями усилия взаимодействия между ними должны находиться из системы уравнений совместности деформаций (равенство перемещений, перпендикулярных линий кордона) соседних секций в месте их стыков.
