(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  = 0,5щI. 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; m3 = 1,15 - для тумбового массива, m3 = 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  = 0,5щI;

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;