fx = 1 ?? 12 = 1,13 см2; u = 40 см; h0x = 37,5 - 5 = 32,5 см; bсв = 175 - 37,5 = 137,5 см;
с = 2h + 2bсв + b = 2 · 37,5 + 2 · 137,5 + 300 = 650 см;
bp = b = 300 см;
Рис. 15. Схемы к расчету уголка открылка на кручение
Проверяем условие прочности:
3402562,5 < 3662578,66 кгс·см - условие выполнено.
2-я схема (сжато верхнее волокно, рис. 15, б)
Fa = 12 ?? 12 = 13,57 см2; h0 = 37,5 - 8 = 29,5 см; h0x = 30,5 см;
fx = 1 Æ 25 = 4,91 см2;
c = 650 см; bp = b = 300 см; u = 20 см; k = 1,13; = 0
Проверяем условие прочности:
3402562,5 < 5464585,59 кгс·см - условие выполнено.
3-я схема (рис. 15, в)
Fa = 2 ?? 12 = 2,26 см2; h0 = 300 - 7 = 293 см; h0x = 294 см;
fx = 1 Æ 12 = 1,13 см2;
u = 40 см; bp = b0 = 37,5 см;
c = 2h + b + 2bp - 2b0 = 2 · 300 + 175 = 775 см; ?? = - 3,67; k = 1,0.
Проверяем условие прочности:
3402562,5 < 7457094,50 кгс·см - условие выполнено.
Представленное на рис. 14 сечение открылка воспринимает крутящий момент.
РАСЧЕТ ОТКРЫЛКА НА ПОДЪЕМ ВО ВРЕМЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
Положение вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести сечения, x0 = 1,0 м, определено в расчете сечения на действие швартовной составляющей, параллельной линии кордона.
Располагаем петли симметрично относительно данной плоскости (рис. 16, а).
Определяем консольный момент (см. расчетную схему на рис. 16, б):
Мк = 0,3 · 1,22 · 0,61 · 2,5 + 0,5 · 0,07 · 1,22 · 2,5 · 1,22/3 = 0,60 тс·м/м.
Определяем необходимое количество арматуры из условия прочности
где kд = 1,3 - коэффициент динамичности в соответствии с требованиями главы СНиП II-56-77. При этом коэффициент перегрузки n = 1;
nc = 0,95 - строительный период;
h = 37 см; h0 = 37 - 5 = 32 см.
Рис. 16. Схема к расчету открылка на подъем во время строительства
Подставляя значения в уравнение, определяем Fа:
Поставленная арматура Fa = 2,5 ?? 12 = 2,83 см2 достаточна для восприятия усилий, возникающих во время строительства.
Относительно центральной оси, перпендикулярной линии кордона, конструкция симметрична.
Подъемные петли располагаем на расстоянии 0,207L = 0,207×10,56 2,2 м от концов элемента. Вес 1 пог. м конструкции
q = 1,744 · 2,5 = 4,36 тс/м.
Находим изгибающие моменты (см. расчетную схему на рис. 16, в):
на консоли
М =4,36 · 2,22/2 = 10,55 тс·м;
в пролете
M = 4,36 · 6,162/8 - 10,55 = 10,13 тс·м.
Проверяем возможность работы сечения в вертикальной плоскости как бетонного элемента из условия
где - для сечения высотой более 100 см;
m = 0,9 - коэффициент для бетонных конструкций.
Момент инерции сжатой зоны бетона, расположенной ниже центральной оси (см. расчет на составляющую швартовной нагрузки, параллельную линии кордона), относительно которой он берется, I.o = Ix + .
I.o = 0,45 · 0,53/12 + 0,45 · 0,5 · 0,252 + 2,55 · 33/12 + 2,55 · 0,3 (0,5 - 0,15)2 +
+ 2,55 · 0,153/36 + 0,5 · 2,55 · 0,15 (0,05 + 0,10)2 = 0,123 м4.
Статический момент растянутой зоны бетона относительно центральной оси
S.p = 0,45 · 1,252 · 0,5 = 0,351 см3;
= 0,548 м3;
1,15 · 0,95 · 1 · 0,85 · 1,3 · 1055000 < 0,96 · 0,9 · 10 · 548000;
1273609 < 4734720 тс·м - условие выполнено.
Специальное армирование элемента на случай транспортирования и монтажа не требуется.
ПРИМЕР 2
РАСЧЕТ ПРИЧАЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ УГОЛКОВОГО ТИПА С КОНТРФОРСАМИ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
Отсчетный уровень воды 98 %-ной обеспеченности принят за расчетный на отметке 0,0 м,
Отметка линии кордона + 2,8 м.
Отметка дна у причала - 15 м.
Расчетные физико-механические характеристики грунтов засыпки и основания:
грунт засыпки - песок:
угол внутреннего трения I = 25°, ??II = 27°;
объемный вес тс/м3 (над расчетным уровнем)
и тс/м3 (ниже расчетного уровня);
Грунт основания - глина:
угол внутреннего трения oI = 19°, oII = 21°;
объемный вес тс/м3 (ниже расчетного уровня);
коэффициент пористости е = 0,8;
показатель консистенции IL = 0.
Нагрузки:
равномерно распределенные на территории причала от складируемых грузов:
в прикордонной зоне тс/м2;
в переходной зоне тс/м2;
в тыловой зоне тс/м2;
от судов:
расчетное судно водоизмещением D = 100 тыс. тс;
дедвейт DW = 80 тыс. тс; наибольшая длина Lн.б = 252,0 м;
осадка в грузу Т = 13,5 м; боковая парусность Fx = 5400 м2.
Район строительства - г. Одесса.
Строительные материалы конструкции (контрфорсного блока): бетон гидротехнический сульфатостойкий марки М300, арматура класса A-II марки стали ВСт5пс2.
ВРЕМЕННЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ
Размещение равномерно распределенных нагрузок принято в соответствии с расчетной схемой для трехпутного портального крана с колеей 15,3 м по нормам технологического проектирования морских портов (рис. 1).
Нагрузки от натяжения швартовов определяются по указаниям главы СНиП II-57-75 и Руководства
Поперечная составляющая швартовного усилия
где Wх = 27 м/с - скорость ветра в районе г. Одессы;
- коэффициент, зависящий от наибольшего горизонтального размера судна; для судна длиной 250 м = 0,5;
Fx = 5400 м2 - боковая парусность;
Rx = 7,5 · 10-5 · 5400 · 272 · 0,5 = 147,6 тс.
Сила, воспринимаемая одной тумбой от судна порожнем,
тс,
где n - число работающих тумб; при длине судна 250 м n = 6;
и ?? - углы наклона швартова для тумбы на кордоне.
Принимаем швартовную тумбу ТСС-80.
Расчетная поперечная составляющая, приходящаяся на одну тумбу,
тс.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ СООРУЖЕНИЯ
Поперечное сечение сооружения определяется его устойчивостью, а также условием положения равнодействующей от нагрузок в пределах ядра сечения при расчете по второй группе предельных состояний.
Задаемся предварительными размерами сооружения. Принимаем ширину сооружения b = 16 м (см. рис. 1).
РАСЧЕТ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ (ПО ПОТЕРЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ИЛИ НЕПРИГОДНОСТИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ)
В этом расчете определяются устойчивость сооружения на плоский сдвиг по постели и вместе с постелью, толщина постели, контактные напряжения в постели и грунте основания, а также усилия для расчета прочности и прочность элементов конструкций.
Расчетными нагрузками на сооружение являются активное давление грунта с учетом временных нагрузок на территории причала и швартовная нагрузка.
Плоскости восприятия активного давления и обрушения в соответствии с пп. 15.1 (10.1) и 15.3 (10.3) а настоящего Руководства проходят через тыловой конец фундаментной плиты под углами ?? = = 45° - 0,5I к вертикали. Для I = 25° ?? = = 32°30.
Коэффициент горизонтальной составляющей активного давления при этом определяется по формуле a = tg2 (45° - 0,5I) или по табл. 18 настоящего Руководства при = 0. Для I = 25° a = 0,406.
В соответствии с указаниями п. 13.37 (8.27) настоящего Руководства определяются отметки пересечения расчетной плоскости восприятия распорного давления плоскостями обрушения, проведенными из точек начала скачкообразного изменения равномерно распределенной нагрузки.
Высота от отметки территории причала до искомой отметки точки пересечения плоскости обрушения с плоскостью восприятия распора определяется по формуле (рис. 2)
где a - расстояние от плоскости восприятия распора на территории причала до точки, в которой изменяется величина нагрузки.
Начало нагрузки = 6 тс/м2 -
= 12,55 м.
Отметка пересечения плоскости обрушения с расчетной плоскостью
Ñ = 2,8 - 12,55 = - 9,75 м.
Начало нагрузки = 10 тс/м2 -
= 17,26 м;
= 2,8 - 17,26 = - 14,46 м.
Определяем ординаты эпюры активного давления:
Рис. 1. Поперечное сечение конструкции и принятые эксплуатационные нагрузки.
Рис. 2. Расчетная схема конструкции и эпюра активного давления грунта.
Таблица 1
Определение сдвигающих сил и опрокидывающих моментов
|
Номер силы (см. рис. 2) |
Сдвигающая сила |
Плечо |
Опрокидывающий момент Moi, тс·м |
||
|
|
Подсчет |
Ei, тc |
Подсчет |
roi, м |
|
|
1 |
0,5 · 1,62 · 2,8 |
2,27 |
|
16,87 |
38,29 |
|
2 |
0,5 · 3,67 · 2,8 |
5,14 |
|
15,93 |
81,88 |
|
3 |
0,5 · 3,67 · 9,75 |
17,89 |
|
11,75 |
210,21 |
|
4 |
0,5 · 7,63 · 9,75 |
37,20 |
|
8,50 |
316,20 |
|
5 |
0,5 · 8,44 · 4,71 |
19,88 |
|
3,68 |
73,16 |
|
6 |
0,5 · 10,35 · 4,71 |
24,37 |
|
2,11 |
51,42 |
|
7 |
0,5 · 11,98 · 0,54 |
3,23 |
|
0,36 |
1,16 |
|
8 |
0,5 · 12,2 · 0,54 |
3,29 |
|
0,18 |
0,59 |
|
Nx |
30,64 : 6 |
5,11 |
|
18,10 |
92,49 |
|
E = 118,38 |
Mo = 865,40 |
Таблица 2
Определение удерживающих сил и моментов
|
Номер силы (см. рис. 2) |
Удерживающие силы |
Плечо |
Удерживающий момент Mуд.i = giri, тс·м |
||
|
|
Подсчет |
gi, тc |
Подсчет |
ri, м |
|
|
I |
1,2 · 2,8 · 2,5 |
8,40 |
|
0,75 |
6,30 |
|
II |
0,35 · 14,6 ·1,5 |
7,67 |
|
1,175 |
9,01 |
|
III |
0,4 · 16 · 1,5 |
9,60 |
|
8,00 |
76,80 |
|
IV |
0,5 · 14,6 · 14,6 · 0,3× × 0,5 · 0,5 |
7,99 |
|
6,22 |
49,70 |
|
V |
3,31 · 2,8 · 1,8 |
16,68 |
|
3,01 |
50,21 |
|
VI |
0,5 · 1,78 · 2,8 · 1,8 |
4,49 |
|
5,25 |
23,57 |
|
VII |
5,09 · 14,6 · 1,0 |
74,31 |
|
3,90 |
289,81 |
|
VIII |
0,5 · 9,56 · 14,6 · 1,0 |
69,79 |
|
9,63 |
672,08 |
|
IX |
3,31 · 4 |
13,24 |
|
3,01 |
39,85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2,27 · 1,5697 |
3,56 |
16 - 16,87 · 0,637 |
5,25 |
18,69 |
|
2 |
5,14 · 1,5697 |
8,07 |
16 - 15,93 · 0,637 |
5,85 |
47,20 |
|
3 |
17,89 · 1,5697 |
28,08 |
16 - 11,75 · 0,637 |
8,52 |
239,24 |
|
4 |
37,20 · 1,5697 |
58,39 |
16 - 8,50 · 0,637 |
10,59 |
618,35 |
|
5 |
19,88 · 1,5697 |
31,21 |
16 - 3,68 · 0,637 |
13,66 |
426,33 |
|
6 |
24,37 · 1,5697 |
38,25 |
16 - 2,11 · 0,637 |
14,66 |
560,74 |
|
7 |
3,23 · 1,5697 |
5,07 |
16 - 0,36 · 0,637 |
15,77 |
79,95 |
|
8 |
3,29 · 1,5697 |
5,16 |
16 - 0,18 · 0,637 |
15,89 |
81,99 |
|
g = 389,96 |
Муд = 3289,82 |
Примечание. Значения сил Е и плеч r0 принимаются по табл. 1.
Условие устойчивости стенки на плоский сдвиг по постели
140,58 тс < 194,98 тс - условие выполнено.
Напряжения на контакте основания сооружения с постелью
Расстояние от передней грани, сооружения до точки приложения равнодействующей нагрузок
Эксцентриситет приложения нагрузок
Определяем толщину постели. Величину расчетного давления на грунт основания допускается определять по формулам прил. 4 СНиП II-15-74.
При толщине постели менее 2,0 м расчетное давление определяется по формуле
где R0 - условное расчетное давление, которое для глины с е = 0,8 и IL = 0 равно 3 кгс/см2;
k1 - коэффициент, учитывающий влияние ширины фундамента; для глин k1 = 0,05.
На глубине h = l м от поверхности дна расчетное давление
Так как максимальное давление под подошвой сооружения (max = 40,70 тс/м2) практически равно расчетному давлению на грунт основания (R = 39,4 тс/см2), толщина постели назначается конструктивно. Предварительно принимаем hn = 1 м.
Краевые напряжения по контакту каменной постели с грунтом основания:
Устойчивость сооружения на плоский сдвиг вместе с постелью определяется из условия
условные краевые напряжения по контакту каменной постели с грунтом основания (без веса каменной постели):
140,58 тс < 137,00 тс - условие устойчивости на плоский сдвиг не выполнено.
При толщине постели 1,8 м:
140,58 тс < 140,94 тс - условие выполнено.
Принимаем толщину постели hn = 1,8 м из условия устойчивости сооружения на сдвиг по плоскости контакта постели с основанием.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЛИЦЕВОЙ ПЛИТЕ
При определении усилий в лицевой плите расчетной плоскостью восприятия распора является тыловая поверхность лицевой плиты. При расчете плиты в горизонтальном направлении активное давление определяется с учетом влияния трения сползающего клина грунта по боковой поверхности контрфорсов. Трение учитывается в размере = 0,5??I. Коэффициент a = 0,36.
