СП 287.1325800.2016 Действует

12.2.7 При частичной замене слабого грунта грунтом с бльшим объемным весом, образовании над поверхностью слабого грунта насыпей или передаче на его поверхность иных распределенных нагрузок в пределах свайного основания необходимо при расчете свай учитывать действие сил отрицательного трения по боковой поверхности сваи в соответствии с СП 24.13330.

12.2.8 Пространственную конструкцию в расчетах допускается для протяженных в плане эстакадных сооружений рассчитывать методом расчленения на отдельные плоские системы, выбирая из них основную несущую систему.

12.2.9 При членении конструкции на поперечные и продольные рамы ширину полки плиты, монолитно связанной с ребром, вводимую в расчет при определении геометрических и жесткостных параметров ригеля, принимают из условия, что учитываемый свес полки в каждую сторону от ребра bс следует принимать не более l/(3+2ν – ν2) (l – пролет ребра между сваями; ν – коэффициент Пуассона).

При наличии ребер другого направления с шагом, меньшим, чем шаг ребер рассматриваемого направления, и при высоте полки hf 0,1h (h – высота сечения ребра) свес полки bс следует принимать равным половине расстояния в свету между ребрами рассматриваемого направления.

При отсутствии ребер другого направления или при их шаге, большем, чем шаг ребра рассматриваемого направления, а также если hf < 0,1h, свес полки bс= 6/hf.

При консольных свесах полки

- если hf 0,1h, bc = 6hf ;

- если 0,05h = hf < 0,1h, bc = 3hf ;

- если hf <0,05h, то свесы не учитываются.

Т а б л и ц а 12.1 – Определение коэффициентов в зависимости от схемы

закрепления сваи

Характеристика свайного основания | при схемах закрепления Прямоугольные сваи с горизонтальным смещением | 1,25 | 1,5 Сваи-оболочки с горизонтальным смещением | 1 | 1,25 Сваи и сваи-оболочки без горизонтального смещения (козловые опоры в двух направлениях) | 0,7 | 1

12.2.10 При составлении расчетных схем в качестве осей элементов следует принимать линии, соединяющие геометрические центры тяжести сечений элементов.

12.2.11 Вертикальные нагрузки на поперечные рамы (основные несущие системы) определяются следующим образом:

- сосредоточенные силы – как опорные реакции, полученные по линиям влияния продольных (подкрановых) ригелей при действии крановых и железнодорожных нагрузок, если они располагаются в пределах расчетной ширины ригеля, и расчетных ригелей шириной 12hf, расположенных под осями железнодорожных путей, при действии железнодорожных нагрузок и учете собственного веса продольных ригелей; расчетной схемой ригелей являются соответствующие балки на упругоподатливых опорах с коэффициентами податливости, равными осадкам поперечных рам от действия единичных сил, приложенных в месте расположения центральных осей соответствующих продольных ригелей;

- равномерно распределенные нагрузки – как нагрузки интенсивностью, определяемой площадью сбора нагрузок с левого и правого полупролетов, расположенных между данной поперечной рамой и соседних с ней, с учетом собственного веса элементов полупролетов, включая поперечные ригели.

Вертикальные нагрузки на продольные рамы (основные несущие системы) определяются следующим образом:

- сосредоточенные силы – по фактическим значениям крановых нагрузок и железнодорожных нагрузок, действующих в пределах полосы ростверка от его конца до середины пролета, примыкающего к прикордонному или тыловому ряду опор для прикордонного или тылового ригеля, а для средних продольных ригелей – по фактическим значениям железнодорожных нагрузок, действующих в пределах левого и правого примыкающих полупролетов, расположенных между данным продольным ригелем и соседними с ним;

- равномерно распределенные нагрузки – как нагрузки интенсивностью, определяемой указанной выше площадью сбора нагрузок продольных ригелей с учетом собственного веса элементов, находящихся в зоне сбора нагрузок, включая продольные ригели.

При расчете продольных рам коэффициент податливости свайной опоры следует принимать равным осадке примыкающей к этой опоре поперечной рамы от действия единичной силы, приложенной в месте расположения центральной оси продольного ригеля.

12.2.12 Горизонтальные нагрузки, действующие на поперечные и продольные рамы, следует определять из расчета секции ростверка, в том числе с учетом взаимодействия секций, на действие горизонтальных (судовых, крановых и железнодорожных тормозных, распорных грунтовых при отсутствии тылового сопряжения) нагрузок. При этом верхнее строение в горизонтальной плоскости считается абсолютно жестким, а кручение опор вокруг их осей допускается не учитывать.

12.2.13 Усилия М, Q, N в элементах рам, вызванные межсезонным перепадом температур и влажностными воздействиями, следует определять в соответствии с требованиями СП 131.13330 и СП 41.13330.

12.2.14 Взаимодействие сваи с грунтовым основанием следует описывать моделью с линейно нарастающим по глубине в каждом слое грунта значением коэффициента постели. Расчетные значения коэффициента постели сz грунта в горизонтальном направлении по боковой поверхности сваи допускается определять по СП 24.13330 или по формуле

| (12.3)

где k – коэффициент пропорциональности упругих свойств грунта, кН/м4, принимаемый по таблице 8.1;

z – текущая координата по высоте стенки (глубина расположения сечения сваи в грунте, для которой определяется коэффициент постели, по отношению к поверхности грунта, м);

– условная расчетная ширина сваи, принимаемая равной:

- для свай с диаметром стволов до 0,8 м и более bp = d +1;

- для остальных размеров сечений свай bp =1,5d + 0,5 м.

На поверхности грунта основания коэффициент постели равен нулю. Значение коэффициента постели в слое каменной призмы подпричального откоса также принимают равным нулю.

При погружении сваи в многослойное грунтовое основание расчетные значения коэффициента постели сz грунта в горизонтальном направлении по боковой поверхности сваи допускается определять по формуле (13.1) согласно рисунку 13.1.

12.2.15 Коэффициент kl упругой податливости сваи следует определять расчетом при действии единичной силы, направленной вдоль оси сваи и приложенной к ее голове.

При этом значение коэффициента постели cс на сдвиг вдоль оси сваи для рассматриваемого сечения определяется выражением

| (12.4)

где и – периметр сваи.

Коэффициент жесткости подошвы сваи, кН/м, определяется выражением

| (12.5)

где c0 – значение коэффициента постели на уровне подошвы сваи;

А – площадь сечения сваи по подошве.

При расчетах свай на действие продольных нагрузок значения сил трения на части сваи в грунте от реактивного давления грунта не должны превышать предельно допустимые значения сил трения по боковой поверхности сваи, нормируемые СП 24.13330.

12.2.16 Допускается при поверочных расчетах пренебрегать влиянием сжатия ствола сваи в грунте и определять коэффициент упругой податливости сваи на нескальных основаниях по формуле

| (12.6)

где, находят по выражениям (12.4) и (12.5);

l0 – свободная длина сваи, равная расстоянию от ее заделки в ростверке до поверхности грунта;

Е – модуль упругости материала опоры.

Для опор, забуриваемых в полускальные и скальные основания,

| (12.7)

где d – глубина забуривания сваи.

12.2.17 Усилия в элементах поперечных и продольных рам рекомендуется определять при действии каждого вида нагрузки в отдельности и в целях нахождения расчетных значений усилий и деформации в элементах и деформаций конструкций в целом по первой и второй группам предельных состояний.

Изгибающие моменты М и перерезывающие силы Q в головах свай определяют как геометрические суммы соответствующих значений М и Q, полученных при расчете поперечных и продольных рам на действие каждого вида нагрузки в отдельности. Значение продольной силы в свае определяют из расчета поперечной рамы.

12.2.18 При расчете причальных сооружений эстакадного типа с передним шпунтом зоной активной деформации грунта следует считать область, в пределах которой происходят необратимые подвижки его частиц, и на конструктивные элементы, расположенные в этой области, действует активное боковое давление грунта.

Зона активной деформации грунта определяется координатой точки на лицевой стенке, горизонтальное смещение U в которой равно критическому смещению Uu, определяемому по формуле (соответствует наступлению за стенкой предельного активного напряженного состояния)

| (12.8)

где du – глубина расположения точки с критическим горизонтальным смещением ниже поверхности засыпки (глубина зоны активной деформации), м;

– критический угол перекоса, равный

| (12.9)

здесь – коэффициент уплотнения, принимаемый по данным компрессионных испытаний; допускается принимать =1/ES (Es – модуль деформации грунта в данной точке, МПа);

a – коэффициент бокового активного давления грунта;

– угол внутреннего трения грунта в рассматриваемой точке, град;

U, Uu и du уточняются в процессе итераций. При ограничениях по глубине забивки шпунта либо на слабых консолидируемых основаниях Uu может соответствовать ордината критической точки, находящейся на уровне низа шпунта.

12.2.19 Положение линии «условного дна» определяется лучом, проведенным под углом 0,5(45°+1,5) к горизонтали через точку на лицевой стенке, в которой горизонтальное перемещение равно Uu.

Грунт ниже линии «условного дна» моделируется упругим основанием с коэффициентом постели. Для участков сваи, находящихся выше уровня «условного дна», коэффициент постели принимают равным нулю.

Упругая схема работы грунтового основания в виде коэффициента постели сохраняется, если

p(z) < pu(z),

где p(z) – реакция упругого основания в сечении с координатой z;

pu(z) – предельное значение реакции основания в той же точке.

В противном случае, т. е. при p(z) и р рu(z) упругое основание заменяют в пределах рассматриваемого участка предельной эпюрой пассивного сопротивления грунта.

12.2.20 Расчет свай, опорных башмаков свай, свайных фундаментов и их оснований по первой и второй группам предельных состояний следует выполнять в соответствии с СП 24.13330, СП 41.13330 и СП 63.13330.

Несущую способность свай и других опор определяют по формуле

| (12.10)

где N – расчетная нагрузка на сваю или свайный фундамент, кН;

Fd – расчетная несущая способность одиночной сваи по грунту основания, определяемая по СП 24.13330, кН;

– коэффициент надежности, принимаемый по СП 24.13330.

12.2.21 Несущую способность свай следует определять как наименьшее из значений, полученных при расчетах:

- несущей способности сваи по грунту основания;

- несущей способности материала сваи в соответствии с СП 41.13330, СП 63.13330, СП 16.13330, СП 64.13330.

П р и м е ч а н и е – Несущую способность свай по грунту следует уточнять по результатам их испытаний динамической нагрузкой, статическим зондированием и статической нагрузкой в соответствии с требованиями ГОСТ 5686, СП 24.13330, СП 22.13330. Тип и число испытаний устанавливаются проектной организацией.

13.1 Общие положения

Требования, изложенные в настоящем разделе, распространяются на расчет гибких односвайных и многосвайных отбойных палов. В случае многосвайного пала все сваи следует принимать одинаковой жесткости, а распределение усилий при навале судна – равномерным между сваями.

13.2 Основные конструктивные требования

13.2.1 Число и расположение отбойных палов определяют диапазоном размерений обслуживаемых у причала судов, принятой технологией их обработки и устанавливают при компоновке причального сооружения в целом.

13.2.2 Отметку верха палов выбирают с учетом положения вершины расчетной волны, а также с учетом требований размещения на них отбойных и швартовных устройств, обеспечивающих безопасную эксплуатацию судов и сооружений.

13.2.3 При конструировании палов следует отдавать предпочтение односвайному отбойному палу, работающему одинаково во всех направлениях и не требующему сложных раскреплений верхнего строения.

13.2.4 В случае многосвайного гибкого отбойного пала число свай выбирают в соответствии с энергией навала расчетного судна и расчетной энергопоглощающей способностью одной сваи. При этом рекомендуется принимать их число не более шести.

В плане сваи размещаются в пределах либо прямоугольника, либо трапеции. Сваи могут быть забиты с небольшим наклоном в сторону акватории, что позволяет повысить энергопоглощающую способность пала.

13.2.5 Отбойные палы рекомендуется выполнять из стальных труб. В целях экономии металла целесообразно использовать трубы из материалов с повышенными прочностными характеристиками.

13.2.6 При конструировании отбойных палов для достижения большей их гибкости и экономии металла рекомендуется применять трубы со стенками переменной толщины в соответствии с эпюрой изгибающих моментов по высоте пала. При этом следует изменять внутренний диаметр труб, а наружный оставлять постоянным.

13.2.7 Отбойные палы следует оборудовать отбойными устройствами, позволяющими распределять реактивное усилие от пала на корпус судна.

13.2.8 Крепление отбойного устройства к палу следует выполнять с помощью шарнира, что позволяет ему поворачиваться на угол, под которым судно наваливается на отбойный пал. Для ограничения поворота отбойного устройства необходимо устанавливать ограничители. Возврат отбойного щита в исходное положение проводится резиновыми амортизаторами.

13.2.9 При сопряжении отдельных свай многосвайного пала в один куст следует обеспечивать их свободное деформирование как консолей.

13.2.10 В верхней части многосвайного пала следует предусматривать устройства, позволяющие равномерно передавать моменты кручения на каждую сваю в случае внецентренного удара при навале судна.

13.3 Основные положения расчета

13.3.1 При расчете отбойного пала на совместное действие горизонтальной и вертикальной сил и момента допускается проводить расчеты в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 13.1.

Расчетной схемой отбойного пала при действии горизонтальной силы является гибкий вертикальный стержень, погруженный в грунт основания, свойства которого моделируются коэффициентом постели.

a – перемещение пала, м, под действием силы F в точке ее приложения; DN – наружный диаметр пала, м; tп – глубина погружения пала, м; tmp – толщина стенки пала, мм; φ – угол отклонения пала от вертикали под действием силы F в точке ее приложения

П р и м е ч а н и е – См. также обозначения в 13.3.3.

Рисунок 13.1 – Расчетная схема гибкого пала при действии горизонтальной силы

13.3.2 При проведении расчетов следует использовать апробированных методики, описывающие взаимодействие пала и упругого основания (балка на упругом основании). При этом грунт, окружающий пал, допускается рассматривать как упругую линейно-деформируемую среду, характеризуемую коэффициентом постели cz, возрастающим с глубиной.

13.3.3 Расчетные значения коэффициента постели сz грунта в горизонтальном направлении по боковой поверхности пала допускается определять по СП 24.13330 или по формуле (12.3).

При многослойном грунтовом основании в сечении пала на глубине z, расположенном в (i+1)-м слое грунта (см. рисунок 13.1), расчетное значение коэффициента постели допускается определять по формуле

| (13.1)

где Кi – коэффициент пропорциональности упругих свойств i-го грунта, кН/м4, принимаемый по таблице 8.1;

ti – толщина i-го слоя грунта, м;

z – текущая координат по высоте пала (глубина расположения сечения пала в грунте, для которой определяется коэффициент постели, по отношению к поверхности грунта), м;

п – число вышележащих слоев грунта;

bр – условная расчетная ширина пала, принимаемая равной:

- для свай с диаметром стволов до 0,8 м и более bp = d +1;

- для остальных размеров сечений свай bp =1,5d + 0,5 м.

13.3.4 Расчет пала на совместное действие горизонтальной и вертикальной сил и момента должен включать в себя:

- расчет прочности пала по материалу, включающий в себя проверку сечения пала по предельным состояниям первой и второй групп на совместное действие расчетных усилий – продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы;

- расчет пала по деформациям, включающий в себя проверку соблюдения условий допустимости расчетных значений горизонтального перемещения головы пала и угла ее поворота;

- расчет устойчивости грунтового основания, окружающего пал, включающий в себя проверку соблюдения условия ограничения расчетного давления, оказываемого на грунт боковыми поверхностями пала.

13.3.5 Предельно допустимые значения горизонтального перемещения головы пала и угла ее поворота задают из условия нормальной эксплуатации конструкции пала.

13.3.6 Расчет устойчивости основания, окружающего пал, следует проводить в соответствии с положениями СП 24.13330.

13.3.7 Энергопоглощающую способность собственно пала Ei определяют по формуле

| (13.2)

где Fq – расчетная горизонтальная сила, кН, приложенная в точке навала судна;

а – перемещение пала, м, под действием силы в точке ее приложения.

13.3.8 При оборудовании пала отбойными устройствами, энергопоглощающая способность которых определяется по паспортным данным, следует выполнять условие

| (13.3)

где Fотб – усилие, кН, при котором реализуется паспортная энергоемкость отбойных устройств.

13.3.9 Общую энергопоглощающую способность пала с учетом отбойных устройств определяют в соответствии с СП 38.13330.

13.3.10 При расчете пала, состоящего из нескольких свай, следует учитывать их взаимодействие в составе куста свай в соответствии с СП 24.13330.

13.3.11 При расчетах пала, состоящего из нескольких свай, объединенных общим ростверком, каждая свая моделируется как балка, взаимодействующая с упругим основанием, а головы свай объединяются элементами, моделирующими конструкции верхнего строения.

узких засыпных пирсов

14.1 Общие положения

Требования настоящего раздела распространяются на проектирование конструкций из цилиндрических ячеек из плоского стального шпунта и узких засыпных пирсов в виде взаимозаанкеренного больверка (рисунок 14.1).

Рисунок 14.1 – Схема конструкций из цилиндрических ячеек (а) и конструкций узких засыпных пирсов (б)

14.2 Расчет конструкций из цилиндрических ячеек

14.2.1 Основные размеры цилиндрических ячеек определяются из условия их устойчивости и прочности несущих элементов при воздействии горизонтальных нагрузок и собственного веса конструкции с учетом эксплуатационных нагрузок, формирующихся на его территории.

14.2.2 Глубина погружения шпунта в грунт основания определяется расчетом устойчивости на плоский сдвиг или по круглоцилиндрической поверхности в соответствии с требованиями раздела 9.

14.2.3 Диаметр цилиндрической ячейки определяется из условия устойчивости на сдвиг по вертикальной плоскости при воздействии горизонтальных нагрузок без учета временно распределенных нагрузок на территории

| (14.1)

где Mt – суммарный момент от внешних горизонтальных нагрузок относительно центра тяжести подошвы сооружения, кН∙м;

Мr – суммарный момент удерживающих сил, относительно центра тяжести подошвы сооружения, кН∙м.

14.2.4 Суммарный момент удерживающих сил определяют по формуле

| (14.2)

где d – диаметр конструкции, м;

Еад – горизонтальная составляющая активного давления грунта засыпки, кН/м (см. 14.2.5);

red – средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунта в сооружении, град;

f – коэффициент трения в замках шпунтовой конструкции, принимаемый равным 0,4;

N – равнодействующая дополнительных сил сопротивления смещению грунта в сооружении по вертикальной плоскости за счет сопротивления дополнительных элементов жесткости (противоледовый пояс, бетонное кольцо и т. п.), кН (см. 14.2.6);

– угол трения грунта о шпунтовую конструкцию, принимаемый равный 0,667red, но не более 30, град;

М0 – момент реактивного давления, действующего на внешнюю поверхность конструкции, относительно подошвы сооружения, кНм (см. 14.2.7).

14.2.5 Горизонтальную составляющую активного давления грунта следует определять по формуле

| (14.3)

где – коэффициент уменьшения давления грунта, определяемый по графику на рисунке 14.2;