3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ СООРУЖЕНИЙ
3.1. Состав расчетов
3.1.1. Сооружение и его элементы следует рассчитывать на воздействие следующих внешних сил:
а) давление и размывающее действие волны;
б) давление льда;
в) давление материала наброски;
г) навал судов или швартовные нагрузки;
д) собственный вес сооружения.
Конструкция жесткого экрана должна быть рассчитана на эксплуатационный и строительный случай.
3.1.2. При проектировании набросных оградительных сооружений с жестким экраном должны быть выполнены следующие расчеты:
а) расчет общей устойчивости всего набросного сооружения совместно с жестким экраном и постелью на глубинный сдвиг - скольжение по круглоцилиндрической поверхности;
б) расчет общей устойчивости жесткого экрана на скольжение по поверхности постели и на поворот вокруг переднего ребра;
в) расчет общей устойчивости жесткого экрана на глубинный сдвиг - скольжение по круглоцилиндрической поверхности или по ломаным поверхностям;
г) расчет напряжений в основании сооружения;
д) расчет устойчивости элементов наброски;
е) расчет прочности элементов конструкции жесткого экрана;
ж) при наличии в основании слабых сжимаемых грунтов необходимо выполнить расчет осадки сооружения во времени.
3.2. Нагрузки и воздействия
3.2.1. Ординаты эпюры горизонтального давления волны на вертикальный жесткий экран, защищенный наброской массивов, определяется по формуле
, (4)
где Кc - коэффициент снижения для стоячих волн Кс = 0,6; для разбитых волн Кс = 0,5;
Рс - ордината давления, определяемая по рекомендациям СНиП 2.06.04-82, как для стоячих или разбитых волн (в зависимости от величины отношения глубины воды над бермой сооружения dbr к высоте волны h).
Полное горизонтальное давление волны Pbx равно
, (5)
где Apbx - площадь эпюры горизонтального давления волны на вертикальный жесткий экран.
Такая же величина горизонтального волнового давления принимается действующей на вертикальную расчетную плоскость при расчете устойчивости жесткого экрана.
3.2.2. На конструкцию основания жесткого экрана уголкового типа без камеры гашения необходимо учитывать дополнительную нагрузку от вертикального давления волны Рby, которая принимается распределенной равномерно по ширине основания конструкции экрана.
С учетом взвешивающего давления интенсивность нагрузки определяется по формуле
, (6)
где b1 - ширина основания конструкции жесткого экрана;
Кпл - коэффициент полноты конструкции основания жесткого экрана.
Величина коэффициента полноты определяется по формуле
, (7)
где А% - процент перфораций плиты основания экрана, но не более процента пустот каменного ядра, расположенного в границах основания экрана.
3.2.3. На защищенную наброской фигурных массивов наклонную плиту конструкции жесткого экрана с камерой гашения ординаты эпюры давления волны определяются по формулам:
ординаты горизонтальной составляющей давления
, (8)
ординаты вертикальной составляющей давления
, (9)
где Рс - ордината эпюры горизонтального волнового давления на вертикальный экран;
- угол наклона стенки к горизонту.
3.2.4. Горизонтальное и вертикальное давление льда на откос сооружения с морской стороны определяется по указаниям СНиП 2.06.04-82 и «Руководства» к СНиП II-57-75 [12] для сооружений откосного профиля, принимая коэффициент податливости грунта К2 равным 3.
3.2.5. Давление льда на вертикальную стенку экрана со стороны гавани следует определять по указаниям СНиП 2.06.04-82.
3.2.6. Вертикальное давление наброски принимается как вес элементов наброски (с учетом их взвешивания ниже расчетного уровня воды), приходящийся на единицу площади. Процент пустот в наброске принимается по рекомендации п. 2.1.6 (табл. 1).
3.2.7. Расчетное значение горизонтального активного давления наброски Qa на вертикальный экран или на вертикальную расчетную плоскость определяется по формуле
, (10)
где Н - высота расчетной плоскости;
- объемная масса наброски (средневзвешенная);
а - коэффициент активного давления наброски, принимаемый равным а = 0,17;
с - коэффициент условий работы, принимаемый по данным таблицы 3.
Таблица 3
|
Материал наброски |
Коэффициент условия работы gс |
|
|
|
Статическое давление |
Совместное давление |
|
Камень |
1,0 |
1,0 |
|
Обыкновенные массивы |
2,4 2,1 |
1,64 1,12 |
|
Тетраподы |
2,17 |
0,79 |
|
Гексабиты |
1,52 |
0,72 |
ПРИМЕЧАНИЯ: 1. Статическое давление - давление только наброски при отсутствии волнения или давление наброски и льда. Совместное давление - одновременное давление наброски и волны.
2. В числителе - для массивов с массой 4,5 т; в знаменателе - для массивов с массой 12,0 т. При других значениях массы массивов коэффициент gс принимается по интерполяции или по крайним значениям.
Если расчетная вертикальная плоскость пересекает откос наброски, то величину горизонтального активного давления Qa на эту плоскость (участок 1-2, рис. 6) следует определять по формуле
, (11)
где G - вес призмы обрушения в объеме контура 1-2-3.
3.3. Методы расчета устойчивости сооружения
3.3.1. Расчет устойчивости сооружения следует производить, исходя из требований главы СНиП по проектированию оснований гидротехнических сооружений, выполняя основное ее условие
, (12)
где F и R - расчетные значения сдвигающих сил и сил предельного сопротивления грунта сдвигу;
ec - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый согласно требованиям главы СНиП по основным положениям проектирования гидротехнических сооружений;
су - коэффициент условий работы, принимаемый по таблице 4.
п - коэффициент надежности сооружения по ответственности, который для сооружений I класса принимается равным 1,25, а II класса - 1,2.
Таблица 4
|
Характер потери устойчивости |
Коэффициент условий работы су |
|
Сдвиг по плоскости и глубинный сдвиг по ломанным (фиксированным) поверхностям |
1,0 |
|
Глубинный сдвиг по круглоцилиндрическим поверхностям (при расчете по методу Крея-Терцаги) |
1,2 |
|
Опрокидывание вокруг ребра вращения |
0,75 |
Рис. 6. Схема определения активного давления наброски на расчетную плоскость, пересекающую откос наброски.
ПРИМЕЧАНИЕ. В соответствии с Приложением 6 главы СНиП на проектирование оснований гидротехнических сооружений при определении F и R для оценки устойчивости сооружения на глубинный сдвиг по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения коэффициенты надежности по нагрузке, грунту и материалу следует принимать равным 1,0.
3.3.2. Общая устойчивость сооружения проверяется на действие наиболее неблагоприятного сочетания активных сил методом Крея-Терцаги (по круглоцилиндрическим поверхностям).
При этом рассматривается возможность потери устойчивости сооружения как в сторону гавани, так и в сторону моря (рис. 7). По результатам этих расчетов устанавливаются общие габариты сооружения и необходимый объем замены грунта.
3.3.3. Устойчивость жесткого экрана проверяется на скольжение по поверхности каменной постели, на скольжение совместно с постелью по поверхности грунта, на глубинный сдвиг и на поворот вокруг ребра (рис. 8).
Расчеты устойчивости экрана на скольжение по поверхности постели и по грунту совместно с постелью, а также на поворот вокруг переднего ребра следует производить по указаниям РД 31.31.27-81.
3.3.4. Расчет экрана на глубинный сдвиг производится после приведения основания жесткого экрана к фундаменту, расположенному на уровне подошвы каменной постели и имеющему ширину (см. рис. 8).
Ширина приведенного фундамента определяется по формулам:
; (13)
; (14)
, (15)
где aR - расстояние от края основания экрана до точки приложения равнодействующей;
t3 - толщина каменной постели.
Рис. 7. Схема расчета общей устойчивости сооружения по круглоцилиндрическим поверхностям:
1 - 1 - поверхности сдвига в сторону гавани; 2 - 2 - поверхность сдвига в сторону моря
Приведенные нормальные напряжения в точках А и B определяются по формулам:
, (16)
, (17)
Для обеспечения надежной работы сооружения по условию прочности основания должно быть выполнено условие
, (18)
где s - максимальное нормальное напряжение на поверхности каменной постели или на поверхности грунта;
R - расчетное сопротивление грунта основания, которое определяется в соответствии с указаниями СНиП 2.02.02-85; для каменной постели допускается пользоваться указаниями Приложения 4 СНиП 2.02.02-85.
Величина приведенной вертикальной силы, действующей на фундамент, равна
, (19)
Q* = Q
Устойчивость приведенного фундамента на глубинный сдвиг проверяется одним из принятых методов: по круглоцилиндрической поверхности - методом Крея-Терцаги; по ломаным поверхностям - методом Маслова-Барера или методом ВНИИГ”а.
При этом учитывается профиль грунта и постели правее линии В-Г (см. рис. 8).
Осадка сооружения в результате уплотнения грунтов основания определяется по указаниям СНиП II-50-74, принимая расчетную ширину основания сооружения равной b2*, а нагрузку на основание
, (20)
3.3.5. Масса массивов защитного покрытия наброски и масса камней, крепления откоса постели со стороны моря определяются по указаниям СНиП 2.06.04-82, с учетом коэффициента надежности Кн = 1,2.
3.3.6. При действии стоячих волн скорость (в м/сек.) на поверхности горизонтального участка каменной постели со стороны наброски, необходимую для оценки устойчивости камней верхнего слоя постели, следует определять по формуле
, (21)
где К - коэффициент отражения, равный 1,3;
Значения остальных символов в формуле по данным СНиП 2.06.04-82.
При действии разбитых или прибойных волн для оценки устойчивости каменной постели следует производить модельные исследования.
Рис. 8. К расчету устойчивости жесткого экрана
3.3.7. Массу каменей (в т), обеспечивающую их устойчивость на поверхности постели, следует определять по формуле
, (22)
где m - плотность материала камня в т/м3.
3.3.8. Расчеты прочности элементов конструкции выполняются на действие активных сил, перечисленных в п. 3.3.1 по указаниям действующих нормативных документов.
При расчете прочности учитываются коэффициенты надежности по нагрузке по данным СНиП 2.06.01-86.
3.3.9. Расчеты на строительный случай должны учитывать принятую технологическую схему производства работ по возведению сооружения.
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА СООРУЖЕНИЙ
4.1. При производстве и приемке работ по возведению сооружений из наброски с жестким экраном следует руководствоваться основными указаниями, разработанными для набросных сооружений (ВСН - 34/VIII-60) и для сооружений из обыкновенных массивов (ВСН - 34/V-75).
4.2. При применении свайных или уголковых конструкций жестких экранов технология возведения их должна отвечать требованиям, предъявляемым к подобным сооружениям соответствующими правилами.
4.3. При наличии в основании сооружения слабых грунтов и необходимости устройства песчаной подушки последняя отсыпается из чистого мелкозернистого песка слоями толщиной не более 0,50 м.
Отсыпанную песчаную подушку рекомендуется выдержать в течение времени не менее одного штормового сезона.
4.4. Бетонирование пустотелых бетонных массивов жесткого экрана должно выполняться без перерыва; строительные швы не допускаются. Железобетонные элементы передней стенки массива могут изготавливаться отдельно и омоноличиваться с боковыми стенками при бетонировании массива.
4.5. Стенки железобетонных массивов ящичного типа изготавливаются раздельно на вибростолах и монтируются в ящик с помощью омоноличивания угловых сопряжений или сваркой закладных частей.
4.6. Монтаж железобетонных массивов, а также бетонирование бетонных пустотелых массивов большой массы рекомендуется производить на площадках вблизи причала, с которого их может взять плавучий кран.
4.7. Подъем и установку массивов рекомендуется выполнять с помощью подъемных кранов с применением траверсы или без нее.
4.8. Бетонные пустотелые массивы должны устанавливаться на весьма тщательно выровненную поверхность постели.
Железобетонные массивы устанавливаются на тщательно выровненную постель и только в пределах ширины лицевой опорной плиты железобетонных массивов делается весьма тщательное равнение постели.
