РД 31.3.06-2000. (Только для проектирования на территории России) Руководство по учету сейсмических воздействий при проектировании морских гидротехнических сооружений типа "Больверк"

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Согласовано

Генеральный директор Генеральной дирекции государственного заказчика

В. В. Аристархов

«26» марта 2001 г.

Утверждаю

Первый заместитель Министра транспорта Российской Федерации

В.В.Рукша

«26» марта 2001 г.

РУКОВОДСТВО ПО УЧЕТУ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МОРСКИХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ТИПА «БОЛЬВЕРК»

РД 31.3.06-2000

Заместитель Генерального директора ОАО «Дальневосточный научно- исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт морского флота»

Е.М.Новосельцев

МОСКВА 2001

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЛУЖБА МОРСКОГО ФЛОТА

Министерства транспорта Российской Федерации

РАСПОРЯЖЕНИЕ

20.04.2001 г. Москва № ВР-40-р

О введении в действие РД 31.3.06-2000 «Руководство по учету сейсмических воздействий при проектировании морских гидротехнических сооружении типа «Больверк»

В целях обеспечения сейсмостойкости проектируемых и эксплуатируемых причальных сооружений типа «больверк» для сейсмических районов ПРЕДЛАГАЮ:

1. Ввести в действие с 01.04.2001 г. утвержденное «Руководство по учету сейсмических воздействий при проектировании морских гидротехнических сооружений типа «больверк» РД 31.3 06-2000.

2. Возложить издание, тиражирование и рассылку документа в подведомственные организации на ОАО «Дальневосточный научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт морского флота»

Первый заместитель

Министра транспорта России,

Руководитель государственной

службы морского флота В. В. Рукша

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Дальневосточный научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт морского флота» (ОАО «ДНИИМФ»)

Руководитель темы, ответственный исполнитель, доктор транспорта, кандидат технических наук

Л. Ф. Штанько

Исполнитель

З. П. Андреева

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Распоряжением Минтранса России от 20.04.2001 №ВР-40-р. Первый заместитель Министра транспорта России, Руководитель государственной службы морского флота

В. В. Рукша

3. ВВОДИТСЯ ВЗАМЕН РД 31.31.26-81

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения 2

2 Нормативные ссылки 2

3 Определения 3

4 Общие положения 4

5 Динамические расчетные схемы 4

6 Определение сейсмических нагрузок 7

7 Определение бокового давления грунта на стенку 8

8 Определение внутренних усилий в элементах конструкций 11

9 Проверки общей устойчивости 11

10 Особенности расчета реконструируемых больверков 14

11 Особенности расчета эксплуатируемых больверков 15

12 Антисейсмические конструктивные мероприятия и указания по строительству. 17

13 Контрольные испытания 18

Приложение А Пример расчета больверка на сейсмические воздействия 18

Приложение Б Пример расчета эксплуатируемого больверка на сейсмические воздействие 24

Приложение В Пример расчета реконструируемого больверка на сейсмическое воздействие 25

Приложение Г Пример расчета общей устойчивости больверка по круглоцилиндрическим поверхностям вращения на сейсмическое воздействие 27

Приложение Д Упрощенный алгоритм предварительного расчета сооружений типа «больверк» с учетом сейсмики 31

Приложение Е Перечень рекомендуемых вычислительных программ 32

Приложение Ж Заключение о сейсмостойкости сооружения 33

РУКОВОДСТВО ПО УЧЕТУ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МОРСКИХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ТИПА «БОЛЬВЕРК»

РД 31.3.06-2000

Дата введения 01.04.2001г.

1 Область применения Настоящее Руководство следует соблюдать при проектировании морских причальных сооружений типа больверк, возводимых в районах с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов. Сейсмичность района устанавливается по картам сейсмического районирования территории России согласно СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах».

2 Нормативные ссылки В настоящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

СНиП II-7-81^*. Строительство в сейсмических районах. - М.: ГУП ЦПП, 2000, - 44 с. + прил. 2:10 карт.

СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. - 32 с.

СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 48 с.

СНиП 2.02.01-83^*. Основания зданий и сооружений/ Минстрой России - М.: ГПЦПП, 1995. - 48 с.

РД 31.31.55-93. Инструкция по проектированию морских причальных и берегоукрепительных сооружений/ Минморфлот, М., 1993. - 259 с.

РД 31.3.3-97. Руководство по техническому контролю гидротехнических сооружений морского транспорта/ Минтранс, М., 1997. - 185 с.

РД 31.3.4-97. Положение об организации технического контроля гидротехнических сооружений морского транспорта/ Минтранс, М., 1997. - 50 с.

РД 31.35.08-84. Ведомственное положение о проведении планово-предупредительного ремонта производственных зданий и сооружений на морском транспорте/ Минморфлот, М., 1984. - 68 с.

РД 31.35.06-81. Руководство по установлению норм эксплуатационных нагрузок на причальные сооружения распорного типа путем их испытания опытными статическими огрузками/ Ленморниипроект, Л., 1983. - 70 с.

РД 31.31.29-82. Руководство по проектированию илоцементных оснований и фундаментов портовых сооружений/ НИИ оснований им. Н. М. Герсеванова, М.: В/О «Мортехинформреклама», 1983. - 16 с.

РД 31.31.34-85. Инструкция по проектированию причальных сооружений распорного типа на слабых грунтах/ Ленморниипроект, М.: В/О «Мортехинформреклама», 1986. - 103 с.

Р 31.3.02-98. Рекомендации по проектированию морских портовых гидротехнических сооружений в сейсмических районах при наличии в основании слабых грунтов (Пособие к РД 31.31.55-93)/ ДНИИМФ, Владивосток, 1998.- 50 с.

П 01-72. Методические рекомендации по определению динамических свойств грунтов, скальных пород и местных строительных материалов. Л. «Энергия», 1972. - 35 с.

3 Определения В настоящем документе применены следующие термины с соответствующими определениями.

Сейсмическое воздействие - подземные удары и колебания земной поверхности, вызванные внутриземными процессами (главным образом тектоническими).

Сейсмичность - вероятная интенсивность землетрясения в баллах по шкале MSK-64.

Сейсмичность района (исходная сейсмичность) - сейсмичность в баллах сейсмической шкалы MSK-64, установленная согласно картам сейсмического районирования территории России.

Сейсмичность площадки строительства (уточненная сейсмичность) - сейсмичность в баллах сейсмической шкалы MSK-64, установленная по результатам сейсмического микрорайонирования или с учетом расположения в основании сооружения грунтов различной категории по сейсмическим свойствам.

Расчетная сейсмичность - сейсмичность в баллах сейсмической шкалы MSK-64, принятая для расчета проектируемых зданий и сооружений в зависимости от их степени ответственности и сейсмичности площадки строительства.

Сейсмическое районирование - разделение территории, подверженной землетрясениям, на районы с одинаковой сейсмической опасностью.

Сейсмическое микрорайонирование - уточнение сейсмичности на некоторой территории сейсмического района в зависимости от её геологических и гидрологических условий. Интенсивность землетрясений возрастает с уменьшением плотности грунта и увеличением его обводнения.

Сейсмические нагрузки - силы инерции, возбуждаемые массой сооружения вследствие её колебаний. Сейсмические силы при заданном законе движения основания зависят от динамических характеристик сооружения (периодов и форм собственных колебаний сооружения, демпфирования и т.д.).

Спектральный метод расчета - метод, основанный на разложении результирующего колебания сооружения при землетрясении в ряд по формам собственных колебаний.

Динамическая расчетная схема - упрощенная схема сооружения, включающая жесткостные и инерционные элементы, которые позволяют описать условия деформации конструкции и силовых воздействий в виде математических выражений для колебательных процессов.

Сейсмостойкость - способность сооружения противостоять сейсмическим воздействиям при сохранении работоспособности.

Уровень сейсмостойкости сооружение - оценка сейсмостойкости сооружения в баллах сейсмической шкалы.

Требуемый уровень сейсмостойкости сооружения - уровень сейсмостойкости, регламентируемый нормативными документами в зависимости от ответственности сооружения и срока его службы.

Проектный уровень сейсмостойкости сооружения - уровень сейсмостойкости, принятый в проекте.

Аналитический уровень сейсмостойкости сооружения - уровень сейсмостойкости, установленный расчетом при проектных (или фактических с учетом износа) параметрах сооружения.

Фактический (оценочный) уровень сейсмостойкости сооружения - уровень сейсмостойкости, установленный на основании комплексного анализа данных об аналитическом уровне сейсмостойкости, эксплуатационной надежности и техническом состоянии.

Эксплуатационная надежность сооружения - свойство сооружения выполнять заданные функции, характеризуется совокупностью сведений о его техническом состоянии, работоспособности, включая данные об экстремальных воздействиях, и повреждениях, имевших место в период эксплуатации.

Техническое состояние сооружения - совокупность свойств сооружения, характеризующих данные об его исправности и работоспособности.

Дефицит сейсмостойкости сооружения - расхождение между требуемым и фактическим (оценочным) уровнями его сейсмостойкости в баллах сейсмической шкалы.

Коэффициент сейсмичности - расчетное ускорение сейсмических колебаний грунтов основания сооружения, выраженное в долях ускорения свободного падения.

Эффективный коэффициент сейсмичности - расчетное ускорение сейсмических колебаний элемента сооружения, выраженное в долях ускорения свободного падения.

4 Общие положения 4.1 Проектирование больверков для сейсмических районов необходимо производить согласно СНиП 2.06.01-86, СНиП 2.02.02-85, РД 31.31.55-93, РД 31.31.34-85, Р 31.3.02-98 с учетом дополнительных указаний настоящего Руководства.

4.2 Расчеты больверков на сейсмические воздействия должны включать:

- оценку сейсмичности площадки строительства;

- выбор динамической расчетной схемы сооружения (раздел 5);

- определение сейсмических нагрузок в узлах концентрации масс сооружения (раздел 6);

- определение бокового давления грунта на стенку (раздел 7);

- определение внутренних усилий в элементах конструкции и проверки прочности (раздел 8);

- проверки общей устойчивости сооружения (раздел 9).

4.3 Сейсмичность площадки строительства в баллах устанавливается по СНиП II-7-81^* (или территориальным строительным нормам) в зависимости от сейсмичности района и уточняется по данным сейсмического микрорайонирования или в зависимости от категории грунтов (по сейсмическим свойствам), залегающих в основании сооружения.

4.4 В проектах сооружений следует предусматривать выполнение контрольно-исследовательских работ согласно Р 31.3.02-89, а также предсдаточных контрольных испытаний, состав которых приведен в разделе 13.

4.5 Примеры расчета на сейсмостойкость больверков приведены в приложениях А, Б, В, Г, а упрощенный алгоритм предварительного расчета - в приложении Д. Перечень рекомендуемых вычислительных программ приведен в приложении Е.

5 Динамические расчетные схемы 5.1 Динамические расчетные схемы больверков, используемые для определения сейсмических нагрузок, формируются по методу конечных элементов (МКЭ). В них должны быть представлены конструктивные основные элементы: лицевая, экранирующая и анкерная стенки; анкерные тяги; грунты основания и засыпки. При расположении на территории причала массивных высотных конструкций (портальные краны, вышки), последние, для оценки их сейсмостойкости, также следует представить в динамической расчетной схеме.

5.2 Рекомендуемое положение границ динамической расчетной схемы сооружения приведено на рис. 5.1.

Рисунок 5.1 - Положение границ и граничные условия в расчетной схеме больверка

Положение нижней границы динамической расчетной схемы рекомендуется принимать совпадающей с кровлей грунтов категорий I и II по сейсмическим свойствам.

Если указанные грунты находятся от поверхности причала на расстоянии, превышающем двойную высоту стенки Н, то положение нижней границы расчетной схемы допускается принимать от поверхности дна у причала на расстоянии, равной двойной глубине забивки стенки Н₃ = Н₂. Слой слабого грунта в основании сооружения следует включать в расчетную схему, увеличивая при необходимости расстояние Н₁ до нижней границы.

5.3 Гибкие элементы сооружения: лицевые и анкерные стенки, козловые анкерные опоры, анкера, экранирующие стенки больверков следует представлять стержневыми элементами, а грунты основания и засыпки - континуальными (рис. 5.2, 5.3, 5.4).

Анкерные тяги в расчетной схеме соединяются в двух точках: в месте крепления с лицевой стенкой и в месте крепления с анкерной стенкой (плитой).

5.4 Массы сооружения в динамической расчетной схеме по МКЭ концентрируются в избранных узлах. Узлы концентрации масс следует размещать чаще в зонах характерных смещений грунта (зоны активного и пассивного давления) и реже у границ расчетной схемы. К узлу следует относить массу с площади, ограниченной: по горизонтали - половинами расстояний между смежными вертикалями сосредоточения масс, по вертикали - половинами расстояний между смежными узлами.

Масса грузов на причале сосредотачивается в верхних узлах расчетной схемы по правилу грузовых площадей.

В расчетных схемах МКЭ массы должны иметь одну степень свободы - перемещение в горизонтальном направлении.

5.5 При определении сейсмических нагрузок от грунтов, расположенных ниже уровня воды в акватории, в расчетах необходимо принимать массу водонасыщенного грунта (массу грунта с учетом массы воды в порах). Массу водонасыщенного грунта (плотность) следует определять по формуле

, (5.1)

где r_s - плотность минеральных частиц скелета грунта, т/м³;

e - коэффициент пористости;

r_s - плотность воды, т/м³.

1, 2, 3, 4 - стержневые элементы;

5, 6 - континуальные элементы

Рисунок 5.2 - Разрез (а) и динамическая расчетная схема (б) больверка

1, 2, 3, 4, 5, 6 - стержневые элементы;

7, 8 - континуальные элементы

Рисунок 5.3 - Разрез (а) и динамическая расчетная схема (б) экранированного больверка

1, 2, 3, 4, 5 - стержневые элементы;

6, 7 - континуальные элементы

Рисунок 5.4 - Разрез (а) и динамическая расчетная схема (б) взаимозаанкеренного больверка

5.6 Инерционное влияние воды, контактирующей с лицевой стенкой со стороны акватории, следует учитывать в виде присоединенной массы воды Величина присоединенной массы воды, приходящаяся на единицу площади поверхности стенки, определяется согласно СНиП II-7-81^* по формуле

, (5.2)

где h - глубина воды у сооружения, м;

m - безразмерный коэффициент присоединенной массы воды;

ψ - коэффициент, учитывающий ограниченность длины водоема и принимаемый равным единице.

Примечание. Коэффициент m для заанкеренного больверка рекомендуется принимать, как для сооружения с вертикальной напорной гранью, совершающего горизонтальные сдвиговые колебания при соотношении ускорений в верхней части сооружения к ускорению основания равном двум.

5.7 Динамические модули деформации песчаных и глинистых грунтов в первом приближении допускается определять по Методическим рекомендациям П 01-72 или формуле

, (5.3)

где Е_ст - статический модуль деформации грунта, принимаемый согласно СНиП 2.02.01-83^*, кПа.

После определения периодов собственных колебаний сооружения принятые модули деформаций грунтов подлежат корректировке с целью приближения рассчитанного периода первого тона колебаний с полученным экспериментально (экспериментально полученные периоды основного тона колебаний заанкеренных больверков из стального шпунта с глубинами 9 - 12 м составляют 0,4 - 0,6 с). Корректировка модулей деформаций производится, если соотношение указанных периодов составляет более 1,2. При корректировке следует учитывать, что периоды собственных колебаний больверков обратно пропорциональны .