РД 31.31.27-81 сторінка 41 з 47

Руководство по проектированию морских причальных сооружений

Количество арматуры определяется из расчета прочности сечения, нормального к продольной оси, на действие изгибающего момента.

Располагаем растянутую продольную арматуру в ребре в два ряда (рис. 8).

Рис. 8. Расчетное сечение лицевом плиты при рассмотрении ее работы в вертикальном направлении.

Расстояние до центра тяжести расчетной растянутой арматуры от ближайшей грани сечения

= 12 см;

h₀ = 1500 - 12 = 1488 см;

Количество арматуры определяем из условия прочности:

Принимаем F_a = 6 Æ 32 = 48,26 см².

При этом x = 0,115 · 45,37 = 5,22 см < 5 · 2 = 10 см. Сжатой арматуры нет.

Проверяем условие прочности сечения, наклонного к продольной оси, на действие поперечной силы:

1,15 · 1,0 · 1,25 · 1,0 · 195060 < 0,25 · 1,0 · 135 · 30 · 1488;

280398,75 < 1506600,0 тс - условие выполнено.

Проверяем условие по конструктивному армированию:

где k = 0,5 + 2x = 0,5 + 2 · 0,02 = 0,54;

1,15 · 1,0 · 1,25 · 1,0 · 195060 < 1,0 · 0,54 · 10 · 30 · 1488 · 1,33 ;

где 1,2 - понижающий коэффициент принятый по указаниям главы СНиП II-56-77 для элемента с высотой h ³ 160 см.

280398,75 > 267170,4 тс - условие не выполнено, поперечное армирование определяется расчетом. Расчет производим по указаниям гл. 1 Руководства по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружении к СНиП II-56-77. Для элементов с наклонной растянутой гранью расчет поперечной арматуры производится по формуле

Наклон растянутой грани контрфорса в соответствии с рис. 2

Рабочая высота расчетного сечения в начале проверяемого наклонного сечения

Длина проекции наклонного сечения

Начало наклонного сечения расположено на отметке 14,60 - 6,4 = - 8,2 м.

Интенсивность активного давления на Ñ - 8,2 м s = (4 + 1,8 · 2,8 + 1,0 · 8,2) 0,36 = 6,20 кгс/см².

Изгибающий момент и поперечную силу в сечении на Ñ - 8,2 м определяем в табл. 4 и по рис. 3, б.

Таблица 4

Номер силы

Поперечная сила

Плечо

Удерживающий момент M, тс·м

Подсчет

Q, тc

Подсчет

r, м

См. табл. 3

2,02

16,47 - 6,4

10,07

20,34

То же

4,55

15,53 - 6,4

9,13

41,54

0,5 · 3,25 · 8,2

13,33

6,20 · 2/3

4,13

55,03

0,5 · 6,20 · 8,2

25,42

6,20 · 1/3

2,07

52,62

На 1 пог. м

45,32

169,53

На блок (2 пог. м)

Q₁ = 90,64

М₁ = 339,06

Высота сжатой зоны бетона в начале наклонного сечения из расчета прочности на действие изгибающего момента

Плечо внутренней пары z = h₀ - x/2 = 850 - 2/2 = 849 см.

Поперечное усилие, воспринимаемое продольной растянутой арматурой,

= 49920 кгс.

Поперечное усилие, воспринимаемое бетоном, при высоте сечения > 60 см

= 152618 кгс.

Из уравнения прочности определяем

Taк как величина F_x имеет отрицательное значение, поперечная арматура ставится конструктивно.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ РАСКРЫТИЯ ТРЕЩИН

где k = 1,0; С_д = 1,3; h= l; s_нач = 0;

ФУНДАМЕНТНАЯ ПЛИТА

Расчеты прочности сечений элементов фундаментной плиты и раскрытия трещин выполняются аналогично соответствующим расчетам элементов лицевой плиты и в настоящем примере не приводятся.

ПРИМЕР 3

РАСЧЕТ ПРИЧАЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ УГОЛКОВОГО ТИПА С ВНЕШНЕЙ АНКЕРОВКОЙ ЗА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПЛИТЫ ПРИ ЛИЦЕВОЙ СТЕНКЕ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ШПУНТА

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Расчетный уровень воды + 0,40 м;

Отметка кордона + 5,50 м;

Отметка дна у причала - 7,85 м;

Эксплуатационные нормативные нагрузки:

а) крановая - с максимальным давлением на каток 34,3 тс (10 катков в ноге крана);

б) равномерно распределенная:

прикордонная = 4 тс/м²;

переходная = 6 тс/м.;

тыловая = 10 тс/м²;

в) швартовная тумба N_т = 100 тс.

Нагрузка от волнового воздействия:

исходная высота волны у сооружения h_1% = 1,5 м;

длина волны = 15,0 м.

Расчетные показатели сопротивления сдвигу грунтов:

а) в засыпке - песчаный грунт:

угол внутреннего трения j_I = 30°, j_II = 32°;

объемный вес g_н = 1,8 тс/м³ (над водой, в состоянии естественной влажности), g_п = 1,0 тс/м³ (под водой, в состоянии гидростатического взвешивания);

б) в основании - песчаный грунт;

угол внутреннего трения j_I = 30°, j_II = 32°;

объемный вес g₀ = 1,0 тс/м³;

модуль общей деформации E = 280 кгс/cм² = 28 тс/м².

Материалы конструкции:

а) лицевые панели выполнены из стального шпунта корытного профиля типа «Ларсен IV» из стали марки ВСт3сп4;

б) фундаментная плита - из обычного железобетона, бетон гидротехнический марки М300, арматура продольная и поперечная ненапрягаемая периодического профиля класса А-III, марки Ст 25Г2С;

в) анкерные тяги - из стали круглого сечения марки ВСт3сп2;

г) анкерные плиты - из обычного железобетона, бетон гидротехнический марки М300, арматура ненапрягаемая периодического профиля класса A-III, марки Ст 25Г2С.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ ОТ ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Расчетная эпюра волнового давления от впадины волны определяется в соответствии с указаниями СНиП II-57-75 (рис. 1).

Рис. 1. Общая схема сооружения.

Понижение свободной волновой поверхности h_n определяется по формуле

где - волновое число;

- 15 м - средняя длина волны;

= cth 0,418 · 7,85 = 1;

= - l - при подходе к сооружению подошвы волны;

h_n = - 1,5 ( - 1) - 0,5 · 0,418 · 1,5² · 1 · 1 = 1,03 м.

Ординаты эпюры волнового давления на глубине определяются по формуле

где g = l тc/м³ - объемный вес воды;

z - ординаты точек, отсчитываемые от расчетного уровня;

h = 1,5 м - высота волны;

cos s^t = 1;

cos 2s^t = cos² s^t - sin² s^t = 1 - 0 = 1;

После подстановки всех значений в формулу она приобретает вид

Для z = 0 p = 0.

Для z = h_n =1,03 м:

- kz = - 0,418 · 1,03 = - 0,43, e^-kz = e^-^0,43 = 0,65;

- 3kz = - 3 · 0,418 · 1,03 = - 1,29, e^-³^kz = e^-^1,29 = 0,275;

p = - 1,5 · 0,65 - 0,47 + 0,295 · 0,275 = - 1,36 тс/м².

Для z = 8,25 м:

- kz = - 0,418 · 8,25 = - 3,45, e^-kz = e^-^3,45 = 0,032;

- 3kz = - 3 · 0,418 · 8,25 = - 10,34, e^-³^kz = e^-^10,34 ® 0;

p = - 1,5 · 0,032 - 0,47 + 0 = - 0,52 тс/м².

В расчет вводится эпюра волнового давления с ординатами, которые вдвое меньше исходных (рис. 2).

Рис. 2. Эпюра волнового давления.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НОРМАТИВНОЙ НАГРУЗКИ ОТ КРАНА

Эквивалентная распределенная нагрузка от действия сосредоточенных сил крана

где

n - число катков в ноге крана;

b = 1,35 м - длина шпалы;

l - длина полосы распределения нагрузки вдоль линии кордона (рис. 3):

а = 2,8 м - расстояние от расчетной плоскости до оси подкранового рельса;

l₁ = 9,6 м - расстояние между крайними катками;

Рис. 3. Схема к определению эквивалентной распределенной нагрузки от сосредоточенных сил крана и определения отметок действия на лицевую плиту эксплуатационных нагрузок.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНКЕРНОЙ РЕАКЦИИ И ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА В ЛИЦЕВОЙ ПЛИТЕ ПРИ НАГРУЗКЕ, НАДВИНУТОЙ НА СООРУЖЕНИЕ

Определяем отметки выклинивания нагрузки на расчетной плоскости лицевой плиты:

отметка 5,5 - 3,67 = + 1,83 м;

отметка 5,5 - 6,01 = - 0,51 м;

отметка 5,5 - 8,31 = - 2,81 м.

Ординаты эпюры горизонтальной составляющей активного давления грунта определяем по формуле

где l_ах = 0,29 для j_I = 30° и d = 0,5j_I;

на отметках:

Эпюра активного давления на лицевую стенку представлена на рис. 4, а.

Рис. 4. Эпюра активного давления от грунта и эксплуатационных нагрузок, надвинутых на сооружение.

Определяем опорные реакции от действия активного давления грунта.

Реакция на опоре А из условия :

А · 9,05 - 0,5 · 2,66 · 5,1 (5,1/3 + 7,55) - 0,5 · 2,66 · 7,8 (2 · 7,8/3 - 0,25) -

- 0,5 · 4,92 · 7,8 (7,8/3 - 0,25) = 0;

А · 9,05 = 159,19;

А = 17,59 тс.

Реакция на опоре Б из условия :

Б · 9,05 - 0,5 · 2,66 · 5,1 (5,1/3 - 1,5) - 0,5 · 2,66 · 7,8 (7,8/3 + 1,5) -

- 0,5 · 4,92 · 7,8 (2 · 7,8/3 + 1,5) = 0;

Б · 9,05 = 169,74;

Б = 18,76 тс.

Проверяем решение: А + Б = w - площади эпюры распора:

17,59 + 18,76 = 2,66 · 5,1 · 0,5 + 0,5 (2,66 + 4,92) 7,8;

36,35 = 36,35 тс.

Ординаты эпюры давления от эксплуатационных нагрузок определяем по формуле

от Ñ + 1 83 до Ñ - 0,51 s_ах = 15,7 · 0,29 = 4,55 тс/м²;

от Ñ - 2,81 и ниже s_ах = 4,0 · 0,29 = 1,16 тс/м².

Эпюра давления эксплуатационных нагрузок представлена на рис. 4, б.

Опорные реакции определяем от действия эксплуатационных нагрузок.

Реакция на опоре А из условия :

А · 9,05 - 4,55 · 2,34 (2,34/2 + 6,64) - 1,16 · 4,59 (4,59/2 - 0,25) = 0;

А · 9,05 - 94,04 = 0;

А = 10,39 тс.

Реакция на опоре Б из условия :

Б · 9,05 - 4,55 · 2,34 (2,34/2 + 0,07) - 1,16 · 4,59 (4,59/2 + 4,71) = 0;

Б · 9,05 -50,50 = 0;

Б = 5,58 тс.

Проверяем решение:

10,39 + 5,58 = 4,55 · 2,34 + 1,16 · 4,59;

15,97 = 15,97 тс.

Опорные реакции от действия активного давления грунта с учетом эксплуатационных нагрузок:

А = 17,61 + 10,39 = - 28,00 тс;

Б = 18,76 + 5,58 = 24,34 тс.

Определяем опорные реакции от волнового воздействия (см. рис. 2).

А · 9,05 - 0,5 · 0,68 · 1,03 (1,03/3 + 6,52) - 0,5 · 0,68 · 6,77 (2 · 6,77/3 - 0,25) -

- 0,5 · 0,29 · 6,77 (6,77/3 - 0,25) = 0;

А = 14,18/9,05 = 1,57 тс.

Б · 9,05 - 0,5 · 0,68 · 1,03 (2 · 1,03/3 + 1,5) - 0,5 · 0,68 · 6,77 (6,77/3 + 2,53) -

- 0,5 · 0,29 · 6,77 (2 · 6,77/3 + 2,53) = 0;

Б = 18,70/9,05 = 2,07 тс.

Проверяем решение:

1,52 + 1,91 = 0,5 · 0,68 · 1,03 + 0,5 (0,68 + 0,29) 6,77;

3,64 » 3,63 тс.

Рассчитываем опорные реакции от действия составляющей швартовной нагрузки N_x, перпендикулярной линии кордона, применительно к 1 пог. м длины тумбового массива (рис. 5). N_x находим по формуле

где a = 30°, b = 40° - углы наклона швартова для тумбы, расположенной на кордоне и судне порожнем.

Нагрузка на 1 пог. м длины тумбового массива

где l_т = 6,30 м - длина тумбового массива.

Проверяем решение:

6,08 = А_N - Б_N = 8,73 - 2,65 = 6,08 тс.

Определяем максимальный изгибающий момент в пролете лицевой стенки. Расстояние x до сечения с максимальным моментом определяем по расчетной схеме балки со стороны опоры Б (рис. 6).

Для уголковых стенок должны быть рассмотрены варианты:

от давления грунта с учетом эксплуатационных нагрузок Б = 24,34 тс;

от давления грунта с учетом эксплуатационных нагрузок и волны Б = 24,34 + 2,07 = 26,41 тс;

от давления грунта с учетом эксплуатационных и швартовной нагрузок (для района тумбового массива) Б = 24,34 - 2,65 = 21,69 тс.