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

9. Расчетная схема для определения дополнительного изгибающего момента в лицевой стенке больверка приведена на рис. 3в.

Дополнительные изгибающие моменты DМ_л, (кН×м/м) определяются обычными методами строительной механики.

10. Дополнительные изгибающие моменты в стенках экранированного больверка следует определять по формуле

, (10)

где В_i - жесткость сечения элементов соответствующей стенки, кН×м², отнесенная к 1 м по длине сооружения;

DМ_у - дополнительный изгибающий момент, кН×м/м, полученный расчетом условной стенки, заменяющей экранированный больверк.

11. Условная стенка (рис. 4) располагается ниже отметки низа разгрузочной платформы за ее тыловым обрезом и имеет жесткость, равную суммарной жесткости сечений элементов лицевой и экранирующих стенок больверка.

Расчет условной стенки следует выполнять аналогично расчету лицевой стенки больверка (пп. 5-9) на нагрузку от навала судна F. При этом следует учитывать:

активное и пассивное давление грунта со стороны засыпки следует определять с учетом веса грунта выше отметки низа разгрузочной платформы;

обобщенный показатель a следует определять по формуле (7) при высоте h_d, равной расстоянию от отметки низа разгрузочной платформы до точки, расположенной на расстоянии 0,67d_эi от дна (d_эi - расчетная глубина погружения соответствующей экранирующей стенки).

Примечание.

В случаях, когда глубина у причала превышает естественную глубину, при которой проводилось погружение элементов стенок более чем на 50%, при определении высоты h_d следует принимать расчетную глубину погружения соответствующей стенки d_эi от уровня естественного дна

12. Дополнительные усилия (изгибающие моменты) в элементах стенок больверка от навала судна суммируются с усилиями, полученными статическим расчетом лицевой и экранирующих стенок больверка в соответствии с требованиями разделам 8 настоящей Инструкции.

Черт. 4

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Рекомендуемое. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ МАССИВА ГРУНТА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО АНКЕРНОЕ КРЕПЛЕНИЕ СООРУЖЕНИЯ ТИПА БОЛЬВЕРК 1. Устойчивость массива грунта АВСД (черт. 1), расположенного между лицевой (экранирующей) стойкой больверка и анкерной опорой, на плоскости скольжения АВ обеспечивается при выполнении условия

, (1)

где g_lc, g_c g_п - коэффициенты, определяемые в соответствии с требованиями раздела 4 настоящей Инструкции;

R_a - расчетная анкерная реакция, кН/м, полученная статическим расчетом по пп. 8.43-8.44 настоящей Инструкции;

R_м - равнодействующая горизонтальных сил, кН/м, действующих на массив грунта АВСД (п. 3 настоящего приложения).

2. Плоскость скольжения АВ (см. черт. 1) следует проводить через точку, расположенную на уровне условного пролета лицевой (экранирующей) стенки, и подошву анкерной опоры.

Условный пролет стенки больверка определяется статическим расчетом по программе BOMAJN.

Черт. 1

3. Равнодействующую горизонтальных сил R, следует определять по формуле

R_м=Е_а (SG_i-c_ib_itgq)tg(q-j)+Sс_ib_i-Е_a0, (2)

где Е_а - горизонтальная составляющая активного давления грунта со стороны лицевой стенки, кН/м;

G_i - вес элемента массива грунта, кН/м, определяемый с учетом п. 4 настоящего приложения;

c_i, j_i - соответственно удельное сцепление, кПа, и угол внутреннего трения грунта, град, в основании элемента массива грунта;

b_i - ширина рассматриваемого элемента массива грунта, м;

q - угол наклона плоскости скольжения к горизонтали, град;

Е_a0 - горизонтальная составляющая активного давления грунта со стороны анкерной опоры, кН/м.

4. Массив грунта АВСД следует делить на элементы массива таким образом, чтобы основание каждого элемента было однородным (см. черт. 1).

Вес элемента массива грунта G_i в тех случаях, когда угол наклона плоскости скольжения в основании массива к горизонтали q больше угла внутреннего трения грунта j_i, следует определять с учетом эксплуатационных нагрузок на территорий причала.

ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Рекомендуемое. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЬДА Прочностные характеристики речного и морского льда для арктических районов допускается определять по формуле

R=0,8k₁k₂R₁,

где k₁ - коэффициент, учитывающий структуру льда, определяемый по табл. 1;

k₂ - коэффициент, учитывающий плотность льда и приложение нагрузки, принимаемый по табл. 2;

R₁ - прочностные характеристики льда в зависимости от солености и температуры, кПа, определяемые по графикам на черт. 1, 2, 3.

Таблица 1.

Значение коэффициента k₁

Структура льда

Условия образования льда

Коэффициент k₁

при сжатии

при изгибе

при срезе

Шестовато-игольчатая или волокнистая

Пресный лед: устьевые участки рек, пресные водоемы

1,0

1,0

1,0

Морской лед: дрейфующий лед, припайный лед в зоне стационарных полыней

1,0

1,0

1,0

Зернистая

Пресный лед: во всех случаях, кроме указанных выше

0,5

0,5

0,9

Морской лед: при течениях, колебаниях температуры и солености, при ветрах, при образовании торосов

0,5

0,5

0,9

Черт. 1

Черт. 2

Черт. 3 Зависимость прочности льда на срез от его температуры и солености

_{Значение коэффициента k}2

Приложение нагрузки

Коэффициент k₂

при сжатии

при изгибе

при срезе

Перпендикулярно поверхности замерзания

1,2

1,0

1,0

Параллельно поверхности замерзания

1,0-0,8*

1,0

1,0

Примечание*.

Большее значение k_i принимается для льда зернистой структуры.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Рекомендуемое ДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ МОРСКИХ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ 1. В динамическую расчетную схему сооружений распорного типа по методу конечных элементов (МКЭ) следует включать сооружение и окружающий его грунт засыпки и основания. Рекомендуемое положение границ расчетной схемы приведено на черт. 1.

Положение нижней границы следует принимать совпадающим с кровлей коренных пород - скальных, полускальных, мергелей, сцементированных галечников, либо с кровлей вечной мерзлоты (черт. 2).

Если коренные породы находятся от поверхности причала на расстоянии, превышающем двойную высоту стенки Н, то положение нижней границы расчетной схемы следует принимать от поверхности причала на расстоянии, равном двойной высоте стенки, а для больверков - на двойной глубине забивки стенки Н₃=Н₂ (см. черт. 2).

Прослойки слабого грунта в основании сооружения следует включать в расчетную схему, увеличивая при необходимости расстояние, Н₁ до нижней границы.

Связи, накладываемые по границе в расчетной схеме, приведены на черт. 1 и 2.

Гравитационные подпорные стенки (из кладки массивов, массивов-гигантов, оболочек большого диаметра), грунты засыпки и основания следует представлять континуальными элементами (черт. 3, 4 и 5).

Черт. 1. Положение границ и граничные условия в расчетной схеме

Черт. 2. Пример расчетной схемы на скальном основании

Черт. 3. Динамическая расчетная схема сооружения гравитационного типа

а - поперечный разрез причала из оболочки большого диаметра; б - расчетная схема МКЭ; 1 - оголовок; 2 - элементы сооружения; 3, 4 - грунты засыпки; 5 - каменная постель, 6 - грунт основания

Черт. 4. Динамическая расчетная схема стенки уголкового типа с контрофорсом

а - поперечный размер причала; б - расчетная схема МКЭ; 1 - плита основания; 2 - лицевая стенка, 3, 4 - контрофорс; 5 - грунт основания; 6, 7 - грунт засыпки

Черт. 5. Динамическая расчетная схема экранированного больверка

а - поперечный разрез причала; б - расчетная схема МКЭ; 1 - лицевая и экранирующая стенки; 2 - оголовок; 3 - анкер; 4 - анкерная стенка; 5-7 - грунт засыпки, 8 - грунт основания

Гибкие элементы сооружения: лицевые и анкерные стенки, анкера, плиты основания уголковых стенок, боковые стенки контрфорсов, экранирующие стенки больверков следует представлять стержневыми элементами (см. черт. 4 и 5).

Анкерные тяги в расчетной схеме достаточно соединять с грунтовыми элементами в двух точках: в место крепления с лицевой стенкой и в место крепления к анкерной плите, либо к плите основания в уголковых стенках.

Узлы концентрации масс следует размещать равномерно по сооружению, по возможности совмещать с узлами пересечения конструктивных элементов и относить к узлу массу, ограниченную половинами смежных пролетов между узлами.

В пределах массивных стенок гравитационных сооружений (см. черт. 3) должны сохраняться моменты инерции вращения, соответствующие естественному распределению масс; массы окружающего стенку грунта должны располагаться чаще в зонах характерных смещений грунта (зоны активного и пассивного давления) и реже у границ расчетных схем.

Величины сосредоточенных масс M_к в пределах гравитационных стенок должны определяться при сохранении условий

, , (1)

где М_ст - масса всей стенки, т;

М_к - масса, сосредоточенная в k-м узле стенки, т;

n_ст - количество сосредоточенных масс стенки, принимаемое

3<n_ст<5

Инерционное влияние воды, контактирующей с подпорной стенкой со стороны акватории, следует учитывать в виде присоединенной массы по формуле

m_b=r_bhmA_ст, (2)

где r_b - плотность воды, т/м³;

h - глубина воды у сооружения, м;

m - безразмерный коэффициент, зависящий от соотношения z/h, определяемый по графикам на черт. 6, где кривая 1 - для гравитационных стенок, 2 - для больверков;

z - расстояние от поверхности воды до рассматриваемой точки напорной грани, м;

A_ст - площадь контактирующего с водой участка стенки.

В расчетных схемах МКЭ массы должны иметь одну степень свободы - перемещение V_к в направлении сейсмического воздействия, где k - номер массы.

Масса грузов на причале сосредотачивается в верхних узлах расчетной схемы по правилу грузовых площадей и учитывается в размере 0,8 от расчетной.

2. Динамическую расчетную схему безраспорного сооружения гравитационного типа (в виде одиночных опор причалов мостового типа либо оградительных сооружений), допускается представлять в виде жесткого блока на безинерционном упругом основании (черт. 7).

Черт. 6. Зависимости коэффициента m от соотношения z/h:

1 - для гравитационных стенок; 2 - для больверков.

Черт. 7. Динамическая расчетная схема сооружений гравитационного типа на безинерционном основании

a - поперечный разрез оградительного сооружения из оболочек большого диаметра; б - расчетная схема в виде жесткого диска на безинерционном основании

Безинерционным считается основание под каменной постелью, состоящее из грунтов I и II категории по сейсмическим свойствам в соответствии с указаниями СНиП II-7-81.

Инерционными характеристиками жесткого блока должны являться масса M_d и момент инерции массы q_d относительно центральной горизонтальной оси, совпадающей с продольной осью сооружения.

Жесткие блоки гравитационных сооружений должны обладать двумя степенями свободы: перемещением V центра масс блока в направлении сейсмического воздействия и углом поворота a в расчетной плоскости.

Жёсткостные характеристики грунтов основания рекомендуется представлять с помощью коэффициентов жесткости С_x и С_z

С_a по формулам

С_x=0,7С_z, (3)

; (4)

, (5)

где С₀ - коэффициент жесткости (кН/м³) при удельных давлениях на основание s₀=2 кН/м², D=1 м;

b_п - ширина подошвы (размер в плоскости колебаний), м;

L_п - длина подошвы (размер в перпендикулярном к плоскости колебаний направлении), м;

А_п - площадь подошвы, м²;

s - среднее статическое напряжение по подошве (без учета гидростатического взвешивания), кН/м².

Если L_а ³ 3b_п, то в формулах (3) - (5) следует принимать L_п=3b.

Таблица

Приближенные значения коэффициента С₀

Характеристика основания

С₀, кН/м³

Каменная постель на слабых илистых грунтах

1500-3000

Каменная постель на песчаных и глинистых грунтах средней плотности (с включением ракуши, гравия)

3000-6000

Каменная постель на плотных грунтах (гравий, галька, песок плотный с включением гравия и ракуши)

б000-10000

Примечание. В таблице приведены рекомендации для каменной постели средней толщины h_п при h_п: b=0,25+040; при h_п: b<0,25 значения С₀ принимаются по нижней границе; при h_п: b > 0,40 значения С₀ принимаются по верхней границе интервала значений в таблице.

3. Динамические расчетные схемы сооружений эстакадного типа, предназначенные для определения сейсмических нагрузок, следует представлять (черт. 8);

Черт. 8. Динамические расчетные схемы сооружений эстакадного типа

а, б, в - верхнее строение в виде жестких дисков; г - верхнее строение в виде деформируемой конструкции.

В зависимости от наличия связей между секциями, либо в виде цепочки секций (см. черт. 8а), либо в виде отдельной секции (см. черт. 8б);

в зависимости от наличия высоты надстроек, либо без надстроек (см. черт. 8 а, б), либо с надстройками (см. черт. 8в, г);