ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Рекомендуемое.
РАСЧЕТ СТЕНОК БОЛЬВЕРКА НА НАГРУЗКИ ОТ НАВАЛА СУДНА ПРИ ПОДХОДЕ К СООРУЖЕНИЮ
1. Расчет стенок заанкеренного больверка на нагрузки от навала судна производится при условии, когда
F??Rа,(1)
где F - расчетная нагрузка от навала судна, кН/м, воспринимаемая 1 м сооружения по длине;
Rа - расчетная анкерная реакция, кН/м, полученная статическим расчетом в соответствии с требованиями раздела 8 настоящей Инструкции.
Расчет лицевой стенки обычного больверка (безанкеренного, заанкеренного) из металлического шпунта на нагрузки от навала судна допускается не проводить.
2. Нагрузку от навала судна F следует определять по формуле
,(2)
где Uс - перемещение сооружения в месте навала судна от действия единичной нагрузки, м/кН (п. 3);
Fq - расчетная горизонтальная нагрузка от навала судна при подходе к сооружению, кН, определяемая в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04-82;
Ua - перемещение сооружения в месте навала судна без учета распределяющего влияния надстройки и разгрузочной платформы от действия единичной нагрузки, м/кН (п. 4).
3. Перемещение сооружения Uc определяется по формуле
,(3)
где Вн - жесткость сечения монолитной надстройки и разгрузочной платформы относительно вертикальной оси, кН??м2, определяемая в соответствии с требованиями СНиП 2.06.08-87 для случая кратковременного действия нагрузки;
?? - величина, м, определяемая по формуле
,(4)
где ld - расчетная длина надстройки и платформы, равная 1 м.
4. Перемещение сооружения U0 определяется по формуле
U0=0,4(A+Бhd),(5)
где А, Б - коэффициенты, определяемые по графику на рис. 1 в зависимости от обобщенного показателя ??;
hd - высота, м, от точки приложения горизонтальной нагрузки F (середина высоты отбойного устройства) до точки, расположенной на глубине 0,67dл от дна (dл - расчетная глубина погружения лицевой стенки больверка).
Черт.1
Обобщенный показатель ?? определяется:
для обычного больверка
;(6)
для экранированного больверка
,(7)
где Ез - модуль деформации грунта засыпки, принимаемый равным 2,5??104;
Вл, Вэi - жесткость сечения элементов соответственно лицевой и экранирующих стенок больверка, кНм2, отнесенная к 1 м по длине сооружения, и определяемая в соответствии с требованиями СНиП 2.06.08-87 для случая кратковременного действия нагрузки.
5. При построении расчетной схемы для определения дополнительного изгибающего момента в лицевой стенке обычного больверка необходимо:
построить эпюру превышения реактивного давления грунта над активным;
определить часть нагрузки F, необходимой для реализации нагрузки от превышения реактивного давления грунта над активным.
Черт. 2
6. Реактивное давление грунта, вызванное нагрузкой от навала судна F, допускается определять упрощенным приемом в зависимости от обобщенного показателя ?? (рис. 2в, б).
При ????5 (см. рис. 2а) из точки С, расположенной на расстоянии 0,33hd от точки приложения нагрузки F, проводят прямую до пересечения с границей эпюры пассивного давления грунта со стороны засыпки так, чтобы было выполнено условие
Fhd=Erhr;(8)
где hd - пo п. 4 настоящего приложения;
Еr - равнодействующая реактивного давления грунта, кН/м;
hr - плечо равнодействующей Еr относительно точки 0 м.
При d??0,1 (см. рис. 2б) проводят аналогичное построение из точки С, расположенной на расстоянии 0,67/hd от точки приложения нагрузки F.
Пассивное давление грунта Рр определяется в соответствии с требованиями раздела 5 настоящей Инструкции при коэффициенте ??р без учета трения грунта о стенку.
7. Эпюра превышения реактивного давления грунта над активным приведена на рис. 3а.
Активное давление грунта Рр определяется в соответствии с требованиями раздела 5 настоящей Инструкции.
8. Нагрузку ??F (часть нагрузки F) следует определять из уравнения равновесия моментов всех сил относительно точки 0 (рис. 3б) по формуле
,(9)
где ??Е - равнодействующая нагрузки от превышения реактивного давления грунта над активным, кН/м;
hЕ - плечо равнодействующей ??Е относительно точки 0, м;
hd - по п. 4 настоящего приложения.
Черт. 3. а - посторонние эпюры превышения; б - схема к определению нагрузки ??F; в - расчетная схема
9. Расчетная схема для определения дополнительного изгибающего момента в лицевой стенке больверка приведена на рис. 3в.
Дополнительные изгибающие моменты ??Мл, (кН??м/м) определяются обычными методами строительной механики.
10. Дополнительные изгибающие моменты в стенках экранированного больверка следует определять по формуле
,(10)
где Вi - жесткость сечения элементов соответствующей стенки, кН??м2, отнесенная к 1 м по длине сооружения;
??Му - 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 ?? следует определять по формуле (7) при высоте hd, равной расстоянию от отметки низа разгрузочной платформы до точки, расположенной на расстоянии 0,67dэi от дна (dэi - 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 hd следует принимать расчетную глубину погружения соответствующей стенки dэi 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 ??lc, ??c ??п - коэффициенты, определяемые в соответствии с требованиями раздела 4 настоящей Инструкции;
Ra - расчетная анкерная реакция, кН/м, полученная статическим расчетом по пп. 8.43-8.44 настоящей Инструкции;
Rм - 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
Rм=Еа (??Gi-cibitg??)tg(??-??)+??сibi-Еa0,(2)
где Еа - горизонтальная составляющая активного давления грунта со стороны лицевой стенки, кН/м;
Gi - вес элемента массива грунта, кН/м, определяемый с учетом п. 4 настоящего приложения;
ci, ??i - соответственно удельное сцепление, кПа, и угол внутреннего трения грунта, град, в основании элемента массива грунта;
bi - ширина рассматриваемого элемента массива грунта, м;
?? - угол наклона плоскости скольжения к горизонтали, град;
Еa0 - 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 Gi в тех случаях, когда угол наклона плоскости скольжения в основании массива к горизонтали ?? больше угла внутреннего трения грунта ??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 k2
|
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 ki 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 Mк в пределах гравитационных стенок должны определяться при сохранении условий
, ,(1)
где Мст - масса всей стенки, т;
Мк - масса, сосредоточенная в k-м узле стенки, т;
nст - количество сосредоточенных масс стенки, принимаемое
