РД 31.3.06-2000 сторінка 4 з 8

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

12.10 Антисейсмические швы в железобетонной надстройке сооружения целесообразно совмещать с температурно-осадочными швами.

12.11 Капитальное покрытие территории причала рекомендуется выполнять после стабилизации осадок территории, устанавливаемой по результатам инструментальных наблюдений.

12.12 При выполнении работ авторского надзора за строительством заанкеренных больверков необходимо обращать внимание на следующее:

- элементы лицевой стенки в месте крепления анкерных тяг, а также стяжных болтов должны иметь плотное прилегание к распределительному поясу. Наличие зазоров не допускается;

- концевые гайки анкерных тяг должны иметь плотное прилегание к подкладкам, а подкладки к элементам лицевой стенки. Наличие перекосов (клиновидных щелей) не допускается. При их обнаружении они должны быть выбраны путем забивки клиновидных пластин с последующей приваркой;

- при использовании в качестве распределительного пояса шпунта корытного профиля следует его полку располагать в сторону лицевой стенки, обеспечивая плотный контакт сопрягаемых поверхностей.

13 Контрольные испытания 13.1 Контрольные испытания сооружения должны включать:

- испытания анкерных тяг при строительстве на совместное действие осевых растягивающих и поперечных нагрузок;

- экспериментальные определения динамических характеристик сооружения (периодов, декрементов и форм горизонтальных колебаний);

- предсдаточную огрузку сооружений распорного типа временной нагрузкой.

Примечание - Перечисленные испытания производятся по специальным программам и иод контролем проектной организации, разработавшей проект сооружения.

13.2 Контрольные испытания анкерных тяг при строительстве следует выполнять с целью проверки несущей способности тяг расчетным нагрузкам, установленным в проекте причала. Испытаниям должны быть подвергнуты полностью собранные тяги. Количество тяг, подлежащих контрольным испытаниям при строительстве, устанавливается техническим заданием в размере 5% от общего количества тяг на данном причале, но не менее 3-х штук.

13.3 Динамические характеристики сооружения следует определять возбуждением свободных колебаний: путем навала судна на причал (ударная нагрузка); путем разрыва калиброванной на расчетное усилие вставки, соединяющей причал с отходящим от него судном; и т.д. Регистрирующими приборами являются сейсмоприемники, расставленные в различных точках по длине и ширине сооружения, и шлейфовые осциллографы.

Установленные экспериментально динамические характеристики сооружения заносятся в паспорт сооружения, а также сопоставляются с принятыми в расчете. Если расхождение теоретических и экспериментальных значений периодов и декрементов колебаний превышает 20%, и это расхождение может привести к увеличению сейсмических нагрузок, делается поверочный расчет сейсмостойкости при использовании экспериментальных значений периодов и декрементов.

13.4 Предсдаточной контрольной огрузке следует подвергать сооружения, опираемые на сжимаемые грунты. Цели предсдаточной огрузки - уплотнить сжимаемые грунты на стадии строительства с тем, чтобы уменьшить осадки территории в процессе эксплуатации и при землетрясении, а также, чтобы проверить эксплуатационную надежность построенного сооружения. Испытания больверков огрузкой следует выполнять согласно РД 31.35.06-81.

13.5 Величина контрольной нагрузки при предсдаточной огрузке для заанкеренных больверков принимается в зависимости от расчетной сейсмичности по таблице 13.1

Таблица 13.1

Сейсмичность, баллы

Контрольная нагрузка, в долях от нормативной

1,0

1,3

2,4

Приложение А (справочное)

Пример расчета больверка на сейсмические воздействия A.1 Исходные данные

A.1.1 Сооружение выполнено в виде заанкеренного больверка из стального шпунта. Исходные геометрические параметры сооружения, эксплуатационные нагрузки и геологический разрез, необходимые для расчета, приведены на рисунке А.1. Класс сооружения - III. Сейсмичность района строительства - 9 баллов.

А.1.2 Наименование грунтов и их расчетные характеристики приведены в таблице A.1.

Таблица А. 1 - Расчетные характеристики грунтов

Шифр слоя

Наименование грунта

Объемный вес, кН/м³

j_II

C_II

g _нас.

g_взв.

град.

кПа

Насыпной грунт - песок крупнозернистый с гравием и галькой выше уровня воды

19,5

То же, ниже уровня воды

19,5

10,0

Песок мелкозернистый с галькой и ракушей заиленный

19,5

10,0

Гравий мелкий с песком и галькой

22,5

11,0

Щебень и дресва

21,5

11,0

А.1.3 Определение сейсмических нагрузок и эффективных коэффициентов сейсмичности выполнено по спектральному методу с использованием вычислительной программы ЛИРА, реализующей метод конечных элементов.

Динамическая расчетная схема причала по МКЭ включает элементы конструкции (лицевую стенку, анкерные тяги, анкерные плиты), массивы грунтов основания и засыпки (рисунок А.2).

Рисунок A.1 - Поперечный разрез больверка

Рисунок А.2 - Динамическая расчетная схема больверка по МКЭ

Поскольку в основании динамической расчетной схемы расположены грунты II категории по сейсмическим свойствам, сейсмичность площадки строительства принимается равной сейсмичности района, т.е. 9 баллам. Исходные данные для динамической расчетной схемы приведены ниже.

Таблица А.2 - Характеристики грунтов

Номер грунта

Тип жесткости

Объемный вес, кН/м³

Модуль деформации, кПа (кН/м²)

Коэффициент Пуассона

g _нас.

g _взв.

19,5

90000

0,43

19,5

10,0

100000

0,43

19,5

10,0

100000

0,43

22,5

11,0

100000

0,43

21,5

11,0

200000

0,33

Таблица А.3 - Сосредоточенные веса

Номер узла

Вес, кН

Номер узла

Вес, кН

Номер узла

Вес, кН

Q_нас.

Q_взв.

Q_нас.

Q_взв.

Q_нас.

Q_взв.

1620

820

350

180

112

130

1370

700

270

140

113

170

140

960

490

260

190

114

140

120

590

580

230

115

140

110

1020

510

460

230

116

130

100

740

380

300

150

117

120

540

280

210

100

118

260

220

110

120

180

190

100

123

460

230

710

360

100

170

125

300

150

810

400

101

190

100

126

210

100

620

320

102

210

110

127

230

120

500

260

103

200

150

133

860

440

370

360

105

180

135

420

210

710

360

109

320

170

139

1000

510

560

270

110

130

142

1190

590

480

250

111

150

A.1.4 Результаты расчета сейсмических нагрузок приведены на листе 40. Последовательность значений сейсмических нагрузок (сил) по строчкам соответствует номерам узлов сосредоточения масс по таблице А.3.

СЕЙСМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Сейсмические силы 1 форма колебаний

3.6257

5.6440

5.3597

4.3558

1.8012

11.8459

9.4233

.9146

.9876

1.6908

12.0770

9.5842

1.3298

.5306

.9579

8.4225

8.1706

1.3600

.8614

1.0540

4.0017

2.4503

2.0932

1.0845

1.0747

8.1695

4.0061

2.5550

1.8020

1.5246

8.8603

6.5861

2.8325

1.8301

2.3707

4.7967

6.4641

3.6461

2.3628

1.6430

3.2813

5.5758

4.5196

2.5505

1.1244

1.4705

5.8410

4.6100

2.5893

2.6402

Сейсмические силы 2 форма колебаний

9.5009

9.4492

-2.7198

-2.2830

-.7471

7.9143

2.3780

3.1278

2.8431

-.9186

-4.8890

-2.6689

3.1410

1.3634

2.6322

-6.9769

-4.7005

2.5673

1.8849

3.1114

8.8103

6.4954

2.7954

1.7726

2.7023

4.5748

6.7816

1.8580

2.1817

3.2738

-2.9233

4.0361

1.0088

1.5299

8.8170

-2.7134

.1764

.2318

.8934

6.0689

-1.9317

-1.2720

-.9550

.1756

3.8273

4.3237

-2.4119

-1.8813

-.5460

14.5636

Сейсмические силы 3 форма колебаний

.6059

.3445

-.0709

-.0511

-.0257

1.9819

.1973

-.0400

-.0731

-.0186

.3222

-.0133

-.0632

-.0387

-.0887

-.1941

-.1326

-.0626

-.0605

-.1066

.4779

.0161

-.0834

-.0648

-.1047

.6542

.0019

-.0797

-.0888

-.1340

.1016

-.0383

-.0729

-.0730

-.4421

-.0559

-.0645

-.0805

-.0706

-.3088

-.0517

-.0679

-.0834

-.0623

-.2027

.0885

-.0794

-.0696

-.0502

-.9572

Сейсмические силы 4 форма колебаний

-1.2806

-.3581

-1.0493

-1.0570

-.3406

1.9235

-.3740

.2925

.2783

-.3878

5.3580

-.2127

.1837

.1104

.3294

7.4664

-.3370

.0797

.1075

.3266

-.6449

.2238

-.1020

.0020

.2321

.2764

-.0561

-.3779

-.1528

.1808

1.5237

-.7644

-.5613

-.2769

1.5493

1.0324

-.9602

-.7974

-.5127

.9897

.7043

-.8947

-1.0014

-.6121

.6987

-.0376

-1.0417

-1.0303

-.5775

3.9507

Сейсмические силы 5 форма колебаний

.2285

.1799

-.0418

-.0317

-.0070

-.4301

.0333

.0224

.0097

-.0122

-.0060

-.0203

.0247

.0052

-.0041

.2065

-.0570

.0217

.0083

-.0004

.1838

.0880

.0297

.0112

-.0010

-.0338

.1068

.0269

.0194

.0020

-.0139

.0749

.0211

.0189

-.1143

.0079

.0164

.0135

.0183

-.0784

.0055

-.0096

-.0035

.0104

-.0544

.0719

-.0317

-.0215

-.0009

-.4567

В результате расчета получено: период основного тона колебаний T = 0,516 сек; Флуктуационные составляющие изгибающего момента в лицевой стенке М_ф= 21 кН×м, растягивающего усилия в анкерной тяге R_ф= 72 кН (результаты даны на один метр длины причала).

А.1.5 Эффективные коэффициенты сейсмичности определялись по формулам (7.5), (7.6), (9.2) настоящего документа. При этом учитывалось изменение графиков коэффициентов динамичности b новой редакции СНиП II-7-81^* (издание 1995 г.) по сравнению с графиками прежней редакции (заложенных в программе ЛИРА). Коэффициент перехода, вычисленный при Т = 0,52 сек., равен 0,91. Получены следующие значения эффективных коэффициентов сейсмичности: А_эа= 0,27; А_эр= 0,23; А_эпл= 0,23; А_эу= 0,25.

А.1.6 Определение остаточных внутренних усилий выполнялось по вычислительной программе BOLVERK, разработанной в Ленморниипроекте. Сейсмическое воздействие учитывалось корректировкой коэффициентов бокового давления грунта в зависимости от значений эффективных коэффициентов сейсмичности. Ниже, в таблице А.4, приведены результаты расчета причала по программе BOLVERK, где обозначено:

М_пов и М_уд - соответственно поворачивающий и удерживающий моменты для проверки устойчивости на поворот вокруг точки крепления анкера;

М_ост - максимальный расчетный изгибающий момент в лицевой стенке;

R_о_cm - расчетная анкерная реакция (определена на один метр длины).

Таблица А.4 - Результаты расчета причала

Вариант расчета

М_пов

M_y_д

M_оcm

R_ocm

кН×м

кН

Статика

7890

38770

364

163

Сейсмика 9 баллов

13650

33020

735

305

А.2 Результаты расчетов прочности и устойчивости

А.2.1 Состав расчетов регламентирован РД 31.31.55-93 и включает проверки:

- устойчивости шпунтовой стенки на поворот вокруг точки крепления анкера;

- прочности шпунта лицевой стенки;

- прочности анкерных тяг;

- устойчивость анкерной плиты на сдвиг;

- общей устойчивости причала по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.

А.2.2 Условие устойчивости лицевой стенки на поворот вокруг точки крепления анкера:

, (A.1)

где g_lc - коэффициент сочетаний нагрузок, принимаемый равным 1,0 для основного сочетания нагрузок и 0,9 для особого сочетания;

g_c - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,15 для причальных и берегоукрепительных сооружений;

g_n - коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным 1,15 для III класса сооружений;

M_пов, М_уд - соответственно поворачивающий и удерживающий моменты;

А.2.3 Условие прочности шпунта лицевой стенки

, (А.2)

где g_lc, g_c, g_n - то же что и в формуле (A.1);

М_ост, М_ф - соответственно остаточная и флуктуационная составляющие изгибающего момента;

W - момент сопротивления шпунта;

R_y - расчетное сопротивление стали шпунта.

А.2.4 Условие прочности анкерной тяги

, (А.3)

где g_lc и g_c - то же, что и в формуле (A.1);

у - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0 для анкерных тяг;

R_am - растягивающее усилие в анкере, определяется по формуле (А.4);

А_п - площадь сечения тяги;

R_y - расчетное сопротивление стали тяги.

Растягивающее усилие в анкере

, (А.4)

где К_а - коэффициент, учитывающий перераспределение эпюры активного давления грунта, неравномерность натяжения анкеров, зависание грунта на анкере и принимаемый равным 1,5;

R_ocm, R_ф - соответственно остаточная и флуктуационная составляющие анкерных усилий;

S_а - шаг анкеров.

А.2.5 Условие устойчивости анкерной плиты на сдвиг

, (А.5)

где g_lc и g_c - то же, что и в формуле (A.1);

g_с - то же, что и в формуле (А.3);

К_а, R_ocm, R_ф - см формулу (А.4);

Е_п- равнодействующая пассивного давления в пределах отметки территории и подошвы анкерной плиты от веса грунта;

Е_a - равнодействующая активного давления в пределах отметки территории и подошвы анкерной плиты от веса грунта и эксплуатационной нагрузки.

А.2.6 Проверка устойчивости лицевой стенки на поворот вокруг точки крепления анкера выполнялась в соответствии с формулой (A.1). Значения поворачивающего и удерживающего моментов для проверки устойчивости лицевой стенки на поворот вокруг точки крепления анкера приняты по таблице А.4. Результаты расчетов представлены в таблице А.5