N=AR,(11.4)
где А - площадь поперечного сечения элемента жесткости, м2;
R - расчетное сопротивление на срез (растяжение) материала элемента жесткости, кПа.
11.8. Момент реактивного давления грунта М0 следует определять по формуле
M0=aEdЕaq(11.5)
где aE - расстояние от горизонтальной составляющей активного давления грунта Еaq подошвы сооружения, м;
Еaq - горизонтальная составляющая активного давления грунта с внешней стороны ниже уровня дна, кН.
11.9. Расчет прочности замковых соединений шпунтовых конструкций следует выполнять, исходя из условия
,(11.6)
где ??lс ??c, ??'п - тo же, что в п. 4.3;
Р3 - разрывающее усилие в замках шпунтовой конструкции, кН/м, (п. 11.10);
R3 - предельное сопротивление в замках разрывающим усилием, кН/м.
11.10. Разрывающее усилие Р3 следует определять по формуле
р3=р3,гр+Р3,F,(11.7)
где р3,гр - разрывающее усилие от активного давления грунта в сооружении, кН/м;
Р3,F - разрывающее усилие от активного давления грунта, кН/м, вызванного внешней горизонтальной нагрузкой.
Разрывающие усилия р3,гр, Р3,F следует определять по формулам:
р3,гр=0,5dPa,max;(11.8)
,(11.9)
где Pa,max - максимальная ордината эпюры активного давления грунта, кПа;
F - горизонтальная нагрузка на сооружение, кН;
GK - собственный вес сооружения от верха до отметки максимальной ординаты эпюры активного давления грунта, кН.
11.11. Максимальная ордината эпюры активного давления грунта Pa,max определяется по формуле
Pa,max=Ра??i(11.10)
где Ра - максимальная ордината давления грунта на плоскую стенку, кПа, определяемая в соответствии с требованиями раздела 5;
??i - коэффициент уменьшения давления грунта, определяемый по черт. 11.2.
РАСЧЕТ УЗКИХ ЗАСЫПНЫХ ПИРСОВ
11.12. При расчете устойчивости узких засыпных пирсов на сдвиг по вертикальной плоскости должно быть выполнено условие (11.1) и требования пп. 11.13, 11.14.
11.13. Суммарный момент удерживающих сил Мr отнесенный к 1 м длины пирса, определяется по формулам:
на нескальном основании
;(11.11)
на основании, подстилаемом скальным грунтом
,(11.12)
где bп - ширина пирса, м;
Еа,1 - горизонтальная составляющая активного давления грунта на лицевую стенку пирса, кН/м;
Еа,2 - горизонтальная составляющая активного давления грунта с внешней стороны ниже уровня дна на лицевую стенку пирса, кН/м;
??1 - угол трения грунта о лицевую стенку пирса, принимаемый 0,667??red, но не более 30??град;
??1 - угол трения грунта о лицевую стенку пирса с внешней стороны, принимаемый 0,667??red,2, но не более 30° (??red,2 - средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунта ниже уровня дна с внешней стороны лицевой стенки пирса), град;
aп - расстояние между поперечными стенками, м;
M0 - момент реактивного давления грунта на внешнюю поверхность лицевой стенки пирса относительно подошвы сооружения кН/м (п. 11.14).
Примечание. При отсутствии поперечных стенок третий член в формулах (11.11, 11.12) равен нулю.
11.14. Момент реактивного давления М0 следует определять по формуле
М0=аЕ,2Еа,2(11.13)
где аЕ,2 - расстояние от горизонтальной составляющей активного давления грунта Еа,2 до подошвы сооружения, м.
11.15. Расчет общей устойчивости узкого засыпного пирса выполняется в соответствии с требованиями раздела 6.
Расчет конструктивных элементов пирса следует выполнять в соответствии с требованиями раздела 8.
12. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ УСЛОВИЙ АРКТИКИ
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
12.1. Лицевые стенки засыпных причальных сооружений для условий Арктики следует выполнять из стальных шпунтовых свай или труб, экранирующие элементы - из железобетонных свай и свай-оболочек. Допускается применение для лицевых стенок элементов из предварительно напряженного железобетона и бетона высокой прочности.
12.2. Для тонкостенных конструкций в зоне действия ледовой нагрузки в необходимых случаях следует предусматривать создание противоледового пояса из стального проката или сталебетона. Высоту противоледового пояса рекомендуется принимать на 1 м больше расчетной толщины льда.
Отметку низа надстройки следует принимать ниже расчетного уровня воды не менее чем на 0,2 м.
12.3. При проектировании сооружений с созданием мерзлого ядра необходимо предусматривать уплотнение обратной засыпки.
12.4. Покрытие откосных сооружений не должно иметь выступающих частей. Для уменьшения воздействия льда на откосы следует предусматривать устройство берм на откосе.
12.5. Для стационарного перегрузочного оборудования и механизмов, располагаемых на ледяном сооружении, следует предусматривать свайное основание, выполняемое погружением свай в грунт через ледяной массив.
12.6. При проектировании ледяных причальных сооружений, эксплуатируемых более двух навигаций, следует предусматривать, как правило, тепло- и гидроизоляцию ледяного массива, а при соответствующем технико-экономическом обосновании - использование термосвай или системы искусственного охлаждения.
12.7. Для ледяных сооружений, эксплуатируемых одну-две навигации, допускается вместо тепло- и гидроизоляции предусматривать большее сечение конструкции, чем это требуется по расчету или технологическим требованиям, учитывая таяние незащищенной ледяной конструкции в летний период. При эксплуатации таких сооружений в течение нескольких навигаций следует предусматривать возможность ежегодного домораживания в зимний период стаявшего летом льда конструкции.
12.8. Для повышения надежности ледяных причальных сооружений рекомендуется предусматривать армирование всего массива льда или на ширине не менее 1,5 м от боковых поверхностей массива опилками, древесным, бумажным или искусственным волокном и т п.
12.9. При армировании ледяного массива стальными канатами рекомендуется располагать их в несколько рядов по ширине и высоте, вдоль и поперек сооружения отдельными секциями с перекрытием друг друга по длине. При необходимости анкеровки массива выпуски каната крепятся за береговые опоры.
12.10. Для исключения повреждения конструкции ледяного сооружения при швартовке судна следует предусматривать защиту лицевой стенки отдельными деревянными сваями, сваями с навеской на них отбойных устройств, ряжевыми конструкциями.
12.11. В качестве швартовных устройств рекомендуется использовать деревянные сваи, вмороженные в ледяной массив или забитые в грунт через ледяной массив, вмороженные в ледяной массив рамы, за которые закреплены швартовные гаки.
12.12. Закладные детали ледяных сооружений следует предусматривать из дерева. Применение стальных элементов и конструкций в ледяном массиве без специальных мероприятий по предотвращению таяния льда в летний период (покраска белой краской, термозащита и т.п.) не рекомендуется.
12.13. Следует предусматривать перехват и отвод от ледяного сооружения береговых поверхностных вод, например, созданием водоотводящих канав.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА
12.14. При расчетах причальных сооружений для условий Арктики необходимо учитывать следующие особенности:
воздействие на сооружение значительных ледовых нагрузок и перепадов температур;
наличие на реках Крайнего Севера бурных весенних паводков, сопровождающихся ледоходом, большим подъемом уровня воды, наводнениями;
наличие мерзлоты в основании сооружения и возможность ее деградации, термоабразия морских берегов;
промерзание обратной засыпки сооружения в зимне-весенний период;
возможность использования льда и ледогрунта в качестве строительного материала и холода как фактора строительного производства.
12.15. Нагрузки от льда следует определять в соответствии с требованиями СНиП 2 06.04-82, а также пп. 12.16-12.19. Нагрузки от льда следует принимать в составе основного сочетания нагрузок. Нагрузки от льда по возможности должны уточняться в процессе натурных измерений.
12.16. Прочностные характеристики льда рекомендуется определять согласно приложения 8, с последующим уточнением в натурных условиях.
12.17. При определении ледовой нагрузки расчетную толщину льда следует принимать наибольшей из наблюдаемого ряда натурных измерений в период ледохода, при вскрытии акватории или возможных ветровых нагонах льда в акваторию порта.
При отсутствии данных о размерах льдин и их скорости движения ледовые нагрузки допускается определять исходя из условия разрушения льда.
12.18. Статические нагрузки от температурного расширения льда и влияние работы ледокола в непосредственной близости от сооружения для причальных сооружений в морских акваториях допускается не учитывать. В речных условиях статическую нагрузку от температурного расширения льда следует определять в соответствии с требованиями СНиП 2.06 04-82.
12.19. Нагрузки от примерзания к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды в ливных морях допускается не учитывать в связи с образованием приливной трещины в ледяном покрове на расстоянии не более 3-5 м от сооружения.
12.20. Расчет засыпных причальных сооружений необходимо проводить с учетом изменения прочностных и деформативных характеристик мерзлого грунта, который существует или образуется в теле засыпки постоянно или временно в зимне-весенний период, в период воздействия ледовых нагрузок.
12.21. Высоту ледогрунтового ядра в засыпке следует определять по результатам натурных наблюдений.
При отсутствии таких данных высоту ледогрунтового ядра допускается принимать равной расстоянию от отметки кордона сооружения до нижней кромки льда на расчетный момент времени.
12.22. Расчетные характеристики мерзлых грунтов допускается принимать:
угол внутреннего трения мерзлых грунтов равным углу внутреннего трения талого (немерзлого) грунта;
предельно-длительное сцепление мерзлых грунтов
,(12.1)
где |t| - абсолютное значение отрицательной температуры грунта °С;
ас и bс - параметры, зависящие от грунта.
Для песка
aс=0, bс=100 кПа;
для связных грунтов
aс=30 кПа, bс=50 кПа.
Допускается в расчетах принимать для мерзлых грунтов предельное эквивалентное сцепление как комплексную характеристику, учитывающую совместно силы сцепления и трения, которое определяется в соответствии с требованиями ГОСТ 24586-81 и СНиП II-18-78.
12.23. Ледяные причальные сооружения следует, как правило, рассчитывать на эксплуатационную равномерно распределенную нагрузку q=40 кПа.
РАСЧЕТ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ ТИПА БОЛЬВЕРК НА ЛЕДОВУЮ НАГРУЗКУ
12.24. Дополнительные усилия в элементах стенок больверка от ледовых нагрузок суммируются с усилиями, полученными статическим расчетом лицевой и экранирующих стенок больверка в соответствии с требованиями раздела 8 настоящей Инструкции.
12.25. В основу расчета больверков на ледовую нагрузку положен расчет балки на условных упругооседающих опорах со следующими допущениями:
коэффициент постели изменяется по высоте стенки больверка по линейному закону;
при деформации стенки больверка в сторону акватории условные опоры, расположенные выше отметки дна у сооружения, из расчета исключаются, жесткость условных опор ниже отметки дна определяется по характеристикам грунта перед стенкой;
при нагрузке на условную опору, превышающую ее несущую способность, опора заменяется силой, равной по величине несущей способности условной опоры и направленной в противоположную сторону нагрузке.
12.26. Расчет стенок больверка на ледовую нагрузку следует проводить по программе LED, при этом эксплуатационная нагрузка на территории причала, как правило, не учитывается.
12.27. При расчете обычного больверка (безанкерного, заанкеренного) эксплуатирующегося с первого дня с мерзлым грунтом в теле засыпки, интенсивность активного давления грунта на лицевую стенку больверка определяется:
в зоне мерзлого грунта
Pa=0;(12.2)
ниже слоя промерзшей засыпки
Pa=(qh??+??z)??и,(12.3)
где qh - интенсивность вертикального давления грунта на отметке нижней границы слоя промерзшей засыпки, кПа;
?? - коэффициент; определяемый по формуле (12.4);
z - текущая координата, отсчитываемая от отметки нижней границы слоя промерзшей засыпки, м;
?? - удельный вес грунта, кН/м3. Коэффициент ?? определяется по формуле
,(12.4)
где ??=ctg(??+??ctg(??м- ??);(12.5)
??0=ctg(??+??)ctg??;(12.6)
?? - угол внутреннего трения грунта, град;
??м - угол трения призмы обрушения по слою промерзшей засыпки, (рад, принимаемый равным 0,33??;
?? - угол трения грунта о стенку, принимаемый равным 0,667??.
12.28. Коэффициент пропорциональности мерзлых грунтов при отсутствии натурных данных допускается определять по формуле
,(12.7)
где К - коэффициент пропорциональности талого грунта кН/м4 по п. 5.42 настоящей Инструкции;
Ем, Е - модуль упругости соответственно мерзлого и талого грунта, кПа.
В предварительных расчетах для песчаной засыпки допускается принимать Км=8К.
Модуль упругости мерзлого грунта Ем допускается приблизительно определять по табл. 12.1.
Таблица 12.1
|
Наименование грунта |
Модуль упругости Е??103 (кПа) при температуре грунта |
||
|
|
от-0,2 до-0,5??С |
от-0,5 до 1,5°С |
от -1,5 до -6??С |
|
Песок |
1000 |
3000 |
5000 |
|
Супесь |
800 |
2000 |
3000 |
|
Суглинок |
500 |
1200 |
2000 |
|
Глина |
300 |
600 |
1000 |
12.29. При расчете больверков на ледовую нагрузку необходимо учитывать возможность повышения эксплуатационных равномерно распределенных нагрузок на территории причала в зимне-весенний период за счет промерзания засыпки.
Величину повышенной эксплуатационной равномерно распределенной нагрузки допускается определять по формуле
