(Измененная редакция).
Таблица 10
Вертикальные силы и удерживающие моменты
Обозначение сил |
Вертикальные силы |
Плечо |
Удерживающий момент, тс·м/м |
|||
|
Подсчет |
Значение gi, тс |
Подсчет |
Значение ri, м |
|
|
g1 |
См. табл. 2 |
2,05 |
См. табл. 8 |
- 1,27 + 0,30 |
- 0,97 |
- 1,99 |
g2 |
|
3,67 |
|
0,23 + 0,30 |
0,53 |
1,95 |
g3 |
|
5,97 |
|
0,23 + 0,30 |
0,53 |
3,16 |
g4 |
|
13,00 |
|
3,40 + 0,30 |
3,70 |
48,10 |
|
|
9,51 |
|
2,00 + 0,30 |
2,30 |
21,87 |
|
|
11,09 |
|
2,00 + 0,30 |
2,30 |
25,51 |
gq |
(3,7/3 + 1,90) 4 |
12,53 |
3,70 + 1,90 - (3,70/3 + 1,90)/2 |
4,03 |
50,50 |
|
Eв1 |
См. табл. 2 |
0,95 |
См. табл. 8 |
5,30 + 0,30 |
5,60 |
5,32 |
Vшв |
|
- 2,61 |
|
- 0,41 + 0,30 |
- 0,11 |
0,29 |
g = 56,16 |
Муд = 154,71 |
Проверяем устойчивость на сдвиг:
n = 1,25; nс =1,0; mд = 0,95;m = 1,15; kн = 1,15; f = 0,5;
9,43 тс < 28,08 тс - условие выполнено.
Определяем напряжения:
е = 0,5 · 3,7 - 2,41 = - 0,56 м;
min = l,40 тс/м2 (под передней гранью);
max = 28,96 тс/м2 (под тыловой гранью).
III расчетный случай - временная нагрузка расположена над стенкой до линии кордона (рис. 3). Верхний массив сдвинут на 30 см в сторону моря по отношению к проектному положению.
Рис. 3. Расчетная схема стенки при нагрузке на сооружение.
Горизонтальные сдвигающие силы в пределах высоты надстройки равны силам II расчетного случая (см. табл. 9), сдвигающие силы и опрокидывающие моменты ниже отметки + 0,6 м равны силам и моментам I расчетного случая (см. табл. 1), вертикальные силы и удерживающие моменты с добавлением силы и момента от нагрузки на сооружение равны вертикальным силам и удерживающим моментам I расчетного случая.
Таблица 11
Горизонтальные силы и опрокидывающие моменты
Обозначение сил |
Горизонтальные силы |
Плечо |
Момент опрокидывания Moi = Eiri, тс·м/м |
||
|
Подсчет |
Значение Ei, тс/м |
Подсчет |
Значение ri, м |
|
E1 |
См. табл. 9 |
1,43 |
См. табл. 1 |
13,37 |
19,12 |
E2 |
То же |
2,65 |
|
12,73 |
33,73 |
|
См. табл. 1 |
|
|
|
См. табл. 1 |
(Е3 ÷ Е15, Ешв) |
31,59 - 1,12 - 2,07 |
28,4 |
- |
- |
179,28 - 14,97 - 26,36 |
E = 32,48 |
М0 = 190,80 |
Таблица 12
Вертикальные силы и удерживающие моменты
Обозначение сил |
Вертикальные силы |
Плечо |
Удерживающий момент, тс·м/м |
||
|
Подсчет |
Значение gi, тс |
Подсчет |
Значение ri, м |
|
(g1 ÷ g14) + |
См. табл. 2 |
|
|
|
См. табл. 2 |
+ Ев1 + Ев2 + |
|
|
|
|
|
+ Ев.гр + Vшв |
118,2 - 1,62 |
116,58 |
|
|
402,15 - 10,69 |
gq |
4 · 6,8 |
27,20 |
0,5 · 6,8 - 0,2 |
3,2 |
87,04 |
g = 143,78 |
Муд = 478,50 |
Определяем напряжения под сооружением:
е = 0,5 · 5 - 2,0 = 0,50 м;
напряжения на контакте основания сооружения и постели:
При толщине постели hн = 2,0 м напряжения на грунт равны:
Расчет консоли массива верхнего курса на прочность при изгибе (рис. 4)
Проверка прочности бетонного массива производится по условию СНиП II-56-77:
где kн = 1,15; nc = 1,0; n = 1,25; mд = 0,9 - по п. 13.16 (8.8) и табл. 14 (4) настоящего Руководства для сооружения III класса капитальности и основного сочетания нагрузок;
- приняты по СНиП II-56-77 для высоты сечения элемента более100 см и бетона М250;
= l,75 - по прил. 1 СНиП II-56-77;
Рис. 4. Схема для расчета консольного свеса верхнего курса массивов.
Защемление консоли принято на расстоянии 1/3 ширины опорного массива от его тыловой грани.
Расчетная длина консоли при проектном положении верхнего курса массивов
lк = 1,90 + (1/3) 3,70 = 3,13 м.
Расчетная нагрузка
q = 4 + 1,9 · 1,8 + 0,6 · 2,4 + 1,2 · 1,4 = 10,54 тс/м.
Изгибающий момент консоли
M = ql2 · 0,5 = 10,54 · 3,132 · 0,5 = 51,63 тс·м/м.
Условие прочности
1,15 · 1,0 · 1,25 · 0,9 · 51,63 · 105 < 0,956 · 0,9 · 8,8 · 94,5 · 104;
66,8 · 105 < 71,55 · 105 кгс·см/м - условие выполнено.
Расчет по деформациям (вторая группа предельных состояний)
Расчет гравитационных сооружений по деформациям в соответствии с указаниями п. 7.8 СНиП II-16-76 допускается не производить при эксцентриситете e £ B/5, если соблюдается условие pср £ Rд.
- условие выполнено.
где pсp - среднее давление на грунт основания от действующих нагрузок с учетом веса постели (см. данные расчета стенки по основанию).
(Измененная редакция).
Давление Rд на грунт основания определяется по формуле
где m1 = 0,9 - коэффициент условий работы при строительстве «в воду»;
A1 = 0,72; A2 = 3,87; D = 6,45 - безразмерные коэффициенты для значения 0II = 24° (см. исходные данные);
B = 5,0 м - ширина подошвы сооружения;
hn = 2,0 м - толщина постели;
II = 1,0 тс/м3; = 1,1 тс/м3-объемный вес соответственно грунтов основания и каменной постели;
d = 0 - заглубление подошвы сооружения от отметки проектного дна;
cII = 3,9 тс/м2 - удельное сцепление грунта, залегающего под подошвой постели.
Rд =0,9 [0,72 (5 + 2 · 2) 1,0 + 3,87 (0 + 2,0) 1,1 + 6,45 · 3,9] = 36,13 тс/м2;
25,84 < 36,13 тс/м2 - условие выполнено, расчет по деформациям не требуется.
РАСЧЕТ СБОРНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ НАДСТРОЙКИ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ИЗ УСЛОВИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ
СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА НАДСТРОЙКУ
1. Активное давление грунта и временных нагрузок (рис. 5)
Угол обрушения для участков восприятия активного давления условной вертикалью, проходящей в грунте при = 0, S = 0 и ?? = jщI ==35°.
Коэффициент горизонтальной составляющей активного давления
Для бетонной поверхности восприятия распора x принимается по табл. 18 настоящего Руководства при = 0,5щI. Для jщI = 35° x = 0,24.
Ординаты эпюры горизонтальной составляющей активного давления определяются по формуле
а) для открылков (рис. 5, а):
б) для тумбового массива (рис. 5, б):
Силы активного давления на 1 пог. м:
а) для открылков
тс/м.
б) для тумбового массива
тс/м.
Силы трения от активного давления на 1 пог. м:
а) для открылков
Рис. 5. Эпюры активного давления для расчета надстройки.
б) для тумбового массива
Длина открылков lк = 2 · 10,56 = 21,12 м, тумбового массива lт = 3,5 м.
Общая сила активного давления грунта на надстройку
Общая сила трения от активного давления
2. Швартовная нагрузка при тумбе на усилие 100 тс в соответствии с указаниями СНиП II-57-75 (см. также рис. 6).
3. Нагрузка от навала судна при подходе
Расчет нагрузки производим по СНиП II-57-75 и Руководству к СНиП .
За расчетное принят сухогруз водоизмещением Dc = 30000 т с осадкой в грузу T = 10,0 м.
Кинетическая энергия при подходе судна к причалу
Причал оборудован резиновыми трубчатыми амортизаторами 100×50 см, длиной 150 см. При сжатии 1 пог. м гасится 6,5 тс · м/м энергии. При этом на причал передается нагрузка 45 тс/м.
Амортизатор длиной 1,5 м соответственно гасит 6,5 · 1,5 = 9,75 тс·м энергии и передает причалу нагрузку 45 · 1,5 = 67,5 тс. Считая, что в работу включится часть надстройки за пределами длины амортизатора (условно принимаем с каждой стороны по толщине стенки), распределяем нагрузку на длине l = 1,5 + 2 · 0,45 = 2,4 м.
Расчетная нагрузка на 1 пог. м от удара подходящего судна
4. Вес надстройки
Вес погонного метра открылка
gк = 0,45 · 1,75 · 2,5 + 0,5 (0,45 + 0,30) 2,55 · 2,5 + 0,5 (1,30 + 1,45) 2,55 · 1,8 = 10,67 тс/м.
Рис. 6. Схема распределения усилий швартовной нагрузки.
Вес погонного метра тумбового массива
gт = 1,70 · 1,90 · 2,5 + 1,30 · 0,9 · 2,5 + 1,30 · 1,0 · 1,8 = 13,34 тс/м.
Общий вес надстройки
gн = 10,67 · 21,12 + 13,34 · 3,5 = 272,05 тс.
РАСЧЕТ НАДСТРОЙКИ НА СДВИГ ПО ОСНОВАНИЮ
Условие устойчивости на сдвиг
где nс = 1,0; n = 1,25; mд = 0,95; m = 1,15; kн = 1,15 - приняты по указаниям пп. 13.16 (8.8), 13.22 (8.14), табл. 17 (7), поз. 1 настоящего Руководства для сооружения III класса капитальности и основного сочетания нагрузок;
- сдвигающая сила;
g = gн - Nz + Eв = 272,05 - 64,3 + 30,67 = 238,42 тс - вертикальная удерживающая сила;
f = 0,6 - коэффициент трения;
133,51 < 143,05 тс - условие устойчивости на плоский сдвиг надстройки выполнено.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИИ НАДСТРОЙКИ И РАСЧЕТЫ ИХ ПРОЧНОСТИ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ
Материалы:
Бетон марки М300, Rпр = 135 кгс/см2, Rр = 10 кгс/см2; m3 = 1,15 - для тумбового массива, m3 = 1,0 - для открылков.
Арматура класса A-II, Rа = Ra.c = 2850 кгс/см2, Ra.x = 2200 кгс/см2, ma2 = 1,15 - для сечений с количеством стержней рабочей арматуры более 10, Еа = 2100000 кгс/см2.
РАСЧЕТ НАДСТРОЙКИ НА НАГРУЗКУ ОТ АКТИВНОГО ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА (рис. 7)
Ординаты эпюры активного давления определяются по формуле
где а = 0,24 - по табл. 18 настоящего Руководства при = 0,5щI;
Рис. 7. Схема для расчета лицевой стенки уголковой надстройки от активного давления грунта.
Равнодействующая активного давления
Еа = 0,5 (0,96 + 1,52) 1,30 = 1,61 тс.
Плечо равнодействующей активного давления относительно сечения 1 - 1
Изгибающий момент в сечении 1 - 1 M = l,61 · 0,60 = 0,97 тс·м.
Поперечная сила в сечении 1 - 1 Q = l,61 тc.
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ СЕЧЕНИЯ
Определяем необходимое количество арматуры из расчета прочности на действие изгибающего момента.
Характеристика сечения:
b = 100 см; h = 45 см; a = 5 см; h0 = = h - a = 45 - 5 = 40 см.
Высота сжатой зоны сечения
Находим условие прочности:
Подставляя в формулу значения, определяем величину Fa:
x = 0,243 · 1,07 = 0,26 см < 2а = 10 см - условие расчета выбрано правильно.
Процент армирования сечения
0,05% - минимальный процент армирования.
Минимальная площадь сечения арматуры
Принимаем конструктивно Fa = 2,5 ?? 12 = 2,83 см2 (шаг стержней 40 см).
Определяем прочность наклонного сечения на действие поперечной силы.
Проверяем соблюдение условия
2314,38 < 135000 кгс - условие выполнено.
Расчет поперечной арматуры не производится при условии
где
k = 0,5 + 2;
k = 0,5 + 2 · 0,01 = 0,52;
Q = 0,52 · 10 · 100 · 40 · 0,80 = 16640 кгс;
1,15 · 1,0 · 1,25 · 1,0 · 1610 < 1,0 · 16640;
2314,38 < 16640 кгс - условие выполнено, поперечная сила воспринимается бетоном.
Рассчитываем фундаментную плиту на внецентренное растяжение силой N = Еa, приложенной за пределами сечения (см. рис. 7).
Определяем необходимую площадь сечения арматуры из условия прочности при :
За расчетное принимаем среднее сечение фундаментной плиты высотой h = 0,5 (45 + + 30) 38 см.
Находим плечо действия силы N относительно центра тяжести арматуры Fa:
е = 60 + (45 - 38 + 5) = 72 см;
а = 5 см; h0 = h - a = 38 - 5 = 33 см;
x = 0,243 · 2,25 - 0,171 = 0,38 см < 2а¢ = 10 см, следовательно, - условие расчета выбрано правильно.
Принимаем Fa = 2,5 12 = 2,83 см2.
РАСЧЕТ НАДСТРОЙКИ НА НАГРУЗКУ ОТ НАВАЛА СУДНА ПРИ ПОДХОДЕ (рис. 8)
1. Лицевая плита (сечение 1 - 1). Изгибающий момент M = 28 · 0,45 - 1,61 · 0,60 = 11,63 тс·м/м; поперечная сила Q = 28 - 1,61 = 26,30 тс/м; b = 100 см; h = 45 см; а = 5 см; h0 = h - а = 45 - 5 = 40 см.
Рис. 8. Схема для расчета лицевой стенки уголковой надстройки от действия удара судна при подходе.
Определяем количество арматуры из расчета прочности сечения:
Принимаем Fa = 5 Æ 20 = 15,7 см2.
x = 0,243 · 13,28 = 3,22 см.
Производим расчет по прочности наклонного к продольной оси сечения на действие поперечной силы.
Проверяем соблюдение условия ;
37935,63 < 135000 кгс - условие выполнено.
Расчет поперечной арматуры не производится при выполнении условия
где
k = 0,5 + 2;
k = 0,5 + 2 · 0,08 = 0,66;
Q = 0,66 · 10 · 100 · 40 · 0,95 = 25080 кгс;
1,15 · 1 · 1,25 · 1 · 26390 < 1,0 · 25080;
37935,62 < 25,080 кгс - условие не выполнено, требуется расчет поперечной арматуры.
Определим количество арматуры из условия
Проверяем условие
112,6, > 50,0 - условие не выполнено.
В этом случае количество поперечной арматуры определяется по формуле
Подставляем в формулу значения:
B результате решения Fx = 1,87 см2.
Принимаем Fx = 2 Æ 12 = 2,26 см2.
Проводим расчет по второй группе предельных состояний. Определяем ширину раскрытия трещин:
где k = 1,0-для изгибаемого элемента;
Сд = 1,0 - для кратковременного действия нагрузки;
= 1,0 - для арматуры периодического профиля;