СП 287.1325800.2016 Действует

15.5.1 Расчет устойчивости узких засыпных пирсов на сдвиг по вертикальной плоскости следует проводить в соответствии с разделом 14 и настоящим разделом.

15.5.2 При расчете узких засыпных пирсов суммарный момент Мп1 удерживающих сил, отнесенный к 1 м длины пирса, с учетом промерзания засыпки определяют по формуле

| (15.12)

где Мr – суммарный момент удерживающих сил, кНм/м, определяемый по 14.2.10;

Мсм – реактивный момент, кНм/м, возникающий при отрыве ледогрунтового ядра от поперечных стенок;

Мм – реактивный момент, кНм/м, возникающий при отрыве ледогрунтового ядра от лицевой стенки.

Реактивные моменты Мсм, Мм допускается определять по формулам:

| (15.13)

| (15.14)

где ап – расстояние между поперечными стенками, м.

П р и м е ч а н и е – При отсутствии смерзания ледогрунтового ядра со стенками реактивные моменты Мсм и Мм принимают равными нулю.

15.6 Расчет откосных сооружений

15.6.1 Длину возможного вползания льда на откос сооружения от уровня воды под действием течения или ветра допускается определять по формуле

| (15.15)

где Fh – горизонтальная ледовая нагрузка на сооружение, кН;

– угол наклона по материалу поверхности откоса к горизонтали, град;

f – коэффициент трения льда по материалу поверхности вползания, принимаемый по таблице 15.2;

lс – длина сооружения, равная 1 м;

л – удельный вес льда, кН/м3;

td – расчетная толщина льда, м;

с – удельное сцепление льда, кПа.

Т а б л и ц а 15.2 – Коэффициенты трения льда по материалу поверхности вползания

Материал поверхности вползания льда | Коэффициент трения f Лед | 0,10 Бетон | 0,10 Грунт | 0,15 Снег толщиной, мм: | t = 5 | 0,17 t = 20 | 0,27 t = 150 | 0,92

Высоту возможного вползания льда на откос сооружения от уровня воды следует определять по формуле

| (15.16)

15.6.2 Высоту нагромождения льда в навале от уровня воды при его движении на откос сооружения допускается определять по формуле

| (15.17)

где л – угол естественного откоса льда в навале, принимаемый равный л = 30;

f – коэффициент трения льда по льду (см. таблицу 15.2).

15.6.3 Плиту, уложенную на откос, следует рассчитывать как балку на упругом основании на нагрузку, равную ледовой.

15.6.4 Вес плиты Gпл определяют из условия

| (15.18)

где N0 – сила, отрывающая плиту, кН;

Rl – смерзание плиты с подстилающим грунтом основания, кН

, | (15.19)

здесь lпл – длина плиты, контактирующей со льдом, м;

Rс.л – прочность смерзания льда с материалом плиты, кПа;

А – площадь плиты, контактирующей с мерзлым грунтом основания, м2;

Rс.г – прочность смерзания мерзлого грунта основания с материалом плиты, кПа.

П р и м е ч а н и е – При отсутствии натурных данных, подтверждающих смерзание плиты с подстилающим грунтом основания, величину Rl принимают равной нулю.

15.7 Расчет ледяных сооружений

15.7.1 При расчете ледяных сооружений на всплытие должно быть выполнено условие

| (15.20)

где Pb – подъемная сила всплытия ледяного массива, кН, определяемая по формуле

| (15.21)

здесь Vл – объем ледяного массива, находящегося в воде, м3;

в, л –удельный вес воды и льда, кН/м3;

– вес ледяного сооружения, кН.

15.7.2 Расчет ледяных сооружений на плоский сдвиг следует проводить в соответствии с требованиями СП 23.13330, при этом коэффициент трения льда по грунту допускается принимать равным 0,15.

15.7.3 Проверку ледяного сооружения на срез по горизонтальной плоскости на уровне действия деловой нагрузки проводят исходя из условия

| (15.22)

где Fh – ледовая нагрузка, отнесенная к 1 м длины сооружения, кН/м;

RCF – расчетная несущая способность на срез сечения (1 м по длине сооружения) на уровне действия ледовой нагрузки, кН/м;

| (15.23)

здесь bF – ширина сечения на уровне действия ледовой нагрузки, м;

– расчетное сопротивление льда на срез, кПа.

При отсутствии данных допускается расчетное сопротивление искусственного льда на срез принимать равным ( – расчетное сопротивление льда сжатию, допускается принимать по таблице 15.3).

Т а б л и ца 15.3 – Расчетные сопротивления льда сжатию в зависимости от его солености

Способ намораживания | Температура льда, °С | Сопротивление льда сжатию, МПа, при солености льда, % | | 1–3 | 3–5 | 5–8 Послойное | От –3 до –5 | 1,7 | 1,4 | 1,1 | »–5 » –7 | 2,9 | 2,6 | 2,1 | »–7 » –10 | 3,4 | 3,0 | 2,4 Дождевание (набрызг) | От –3 » –5 | 1,1 | 1,0 | 0,9 | »–5 » –7 | 1,3 | 1,2 | 1,1 | »–7 » –10 | 1,5 | 1,3 | 1,2 Объемное промораживание | –3 | 2,0 | – | – | –12 | 4,0 | – | –

в сейсмических районах

16.1 Основные положения расчета

16.1.1 Проектирование портовых сооружений в сейсмических районах следует производить в соответствии с СП 14.13330, СП 58.13330 и настоящим разделом.

Причальные сооружения следует рассчитывать на два уровня сейсмических воздействий: максимальное расчетное землетрясение (МРЗ) и проектное землетрясение (ПЗ).

При проектировании причальных сооружений для определения нормативной сейсмичности района строительства следует применять действующую систему карт общего сейсмического районирования или списки населенных пунктов Российской Федерации, расположенных в сейсмических районах.

16.1.2 Расчеты причальных сооружений, возводимых в районах с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более, должны включать в себя:

- оценку сейсмичности площадки строительства;

- определение сейсмических нагрузок, действующих на сооружение при сейсмическом воздействии;

- определение усилий в конструктивных элементах сооружения от сейсмических нагрузок при его колебаниях по главным формам, а для распорного сооружения – и от сейсмического давления грунта;

- проверки прочности элементов конструкции и устойчивости сооружения на особое сочетание нагрузок в соответствии с перечнем предельных состояний первой группы в соответствии с ГОСТ 27751.

16.1.3 Сейсмичность площадки строительства следует устанавливать в соответствии с районированием по СП 14.13330, а также в зависимости от структуры и физико-механических свойств грунтов основания сооружения.

При этом к грунтам основания в расчетной схеме следует относить:

- для сооружений распорного типа – грунты, расположенные ниже границы динамической расчетной схемы;

- для свайных пирсов и набережных – грунты, расположенные ниже уровня действия максимальных изгибающих моментов в сваях в грунте.

16.1.4 Расчеты причальных сооружений следует выполнять на горизонтальное сейсмическое воздействие перпендикулярно продольной оси сооружения, а для эстакад – еще и совпадающее с продольной осью.

16.1.5 Расчетами определяются сейсмические нагрузки от масс сооружения, обусловленные его инерционностью, при этом необходимо учитывать массы конструктивных элементов сооружения, массы полезных грузов на причале, присоединенные массы воды и приведенные к уровню ростверка массы свай, а для распорных сооружений дополнительно массы грунта, окружающего конструкцию, с учетом его водонасыщенности.

Динамические деформационные и прочностные характеристики материалов сооружений и грунтов оснований при расчете сейсмостойкости гидротехнических сооружений классов I и II следует определять экспериментально; для сооружений классов III и IV допускается применение справочных данных.

Для всех сооружений можно применять данные натурных исследований, в том числе:

- результаты геофизического мониторинга тела и основания плотины, при этом известные корреляционные зависимости применяют для перехода от данных, отвечающих частотному спектру колебаний при геофизических изысканиях, к прогнозируемому частотному спектру колебаний в расчетном сейсмособытии;

- фактические собственные частоты колебаний сооружения, измеренные в ходе тестовых динамических испытаний или в процессе стационарных инженерно-сейсмометрических наблюдений;

- данные прочностных испытаний и неразрушающего контроля для образцов, выбуренных из тела плотины и основания.

В случаях отсутствия соответствующих экспериментальных данных допускается применять корреляционные связи между значениями статического модуля общей деформации по СП 14.13330 (или статического модуля упругости по СП 14.13330 и динамического модуля упругости по СП 14.13330), определяемыми геофизическими методами. Допускается также применение статических прочностных характеристик материалов сооружения и грунтов основания; при этом следует вводить дополнительные коэффициенты условий работы, устанавливаемые нормами проектирования соответствующих сооружений для учета влияния на эти характеристики кратковременных динамических воздействий.

16.1.6 Расчетная сейсмическая нагрузка определяется согласно СП 14.13330 по формуле

, | (16.1)

где K0 – коэффициент, учитывающий назначение сооружения и его ответственность; принимают по СП 14.13330;

K1 – коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений; принимают по СП 14.13330;

– значение сейсмической нагрузки для i-й формы собственных колебаний сооружения, определяемое в предположении упругого деформирования конструкций по формуле

, | (16.2)

здесь – масса сооружения или момент инерции соответствующей массы сооружения, отнесенные к точке k по обобщенной координате j, определяемые с учетом расчетных нагрузок на конструкции;

А – значение ускорения в уровне основания, принимаемое равным 1,0; 2,0; 4,0 м/с2 для расчетной сейсмичности 7, 8, 9 баллов соответственно;

– коэффициент динамичности, соответствующий i-й форме собственных колебаний сооружений;

K – коэффициент, учитывающий способность сооружений к рассеиванию энергии;

– коэффициент, зависящий от формы деформации сооружения при его собственных колебаниях по i-й форме, узловой точки приложения рассчитываемой нагрузки и направления сейсмического воздействия.

16.1.7 Для причальных сооружений, рассчитываемых по консольной схеме, значение коэффициента формы деформации при поступательном горизонтальном (вертикальном) сейсмическом воздействии без учета моментов инерции массы следует определять по формуле

| (16.3)

где и – смещения сооружения при собственных колебаниях по i-й форме в рассматриваемой точке k и во всех точках j, где в соответствии с расчетной схемой его масса принята сосредоточенной;

– масса сооружения, отнесенная к узловой точке j, определяемая с учетом расчетных нагрузок на конструкцию.

16.1.8 Для сооружений распорного типа следует учитывать не менее трех форм собственных колебаний, для сооружений эстакадного типа – не менее 2r форм (r – число секций в цепочке расчетной схемы причала).

16.1.9 В динамических задачах при определении периодов и форм собственных колебаний, сейсмических нагрузок и усилий от них в элементах сооружений следует использовать апробированные методики.

16.1.10 С учетом особенностей конструкций причальных сооружений сейсмическое боковое давление грунта на стену следует определять в соответствии с теорией предельного равновесия.

При этом интенсивность горизонтальных составляющих активного и пассивного боковых давлений грунта следует определять по формулам:

| (16.4)

| (16.5)

где Ран, Ррн – интенсивность горизонтальных составляющих активного и пассивного давлений несвязного грунта соответственно, кН/м2;

Рас, Ррс – интенсивность горизонтальных составляющих активного и пассивного давлений соответственно, обусловленная связностью грунта, кН/м2;

Аэa, Аэр – эффективные коэффициенты сейсмичности для зон активного и пассивного давлений грунта соответственно;

а, р – углы отклонения от вертикали равнодействующей сил веса и сейсмической силы соответственно, град;

– угол внутреннего трения грунта, град;

| (16.6) | (16.7) (16.8) (16.9)

здесь nа, nар – число учитываемых масс, расположенных соответственно в призмах распора и выпора (отпора) грунта;

υ – количество учитываемых форм свободных колебаний сооружения;

– расчетный вес в К-й точке с учетом взвешивающего воздействия воды, кН; f = 1.

16.1.11 Расчетные флуктуационные усилия в элементах конструкции либо перемещения узлов, возникающие при землетрясении в результате действия сейсмических нагрузок, следует определять по формуле

| (16.10)

где Nфi – флуктуационное (изменяющееся по направлению при землетрясении) усилие в рассматриваемом сечении конструкции от действия сейсмической нагрузки, определяемой по формуле (16.1), кН и кНм.

16.1.12 Для распорных сооружений расчетные усилия в элементах конструкции следует определять от совместного действия на подпорную стенку сейсмического остаточного давления грунта и сейсмических нагрузок по формуле

| (16.11)

где Nост – расчетное усилие (остаточное) в рассматриваемом сечении от действия сейсмического остаточного давления грунта, интенсивность которого определяют по формулам (16.4) и (16.5), кН и кНм.

16.1.13 Расчет общей устойчивости причальных сооружений следует проводить согласно указаниям раздела 8, причем горизонтальную сейсмическую силу Sj, обусловленную массой тj сдвигаемого j-го участка сооружения, учитывают как дополнительную статическую силу и определяют по формуле

| (16.12)

где

| (16.13)

здесь nу – число сосредоточенных масс в динамической расчетной схеме, охватываемых сдвигаемой зоной сооружения, границы которой определяются на основании расчета устойчивости сооружения без учета сейсмического воздействия.

16.1.14 Слабые по сейсмическим свойствам грунты в основании (в соответствии с указаниями СП 14.13330 отнесенные к категории III) следует проверять на способность сопротивления грунта сдвигу при сейсмическом воздействии.

Предельная сила сопротивления грунта должна быть больше сдвигающей сейсмической силы:

| (16.14)

где G – расчетный вес сдвигаемого грунта, кН;

– расчетный угол внутреннего трения грунта основания, град.

При нарушении условия (16.14) следует либо удалять слабый грунт с заменой его на крупнообломочные или песчаные крупнозернистые грунты, либо закреплять его.

Следует также закреплять либо заменять структурно неустойчивые к динамическим воздействиям водонасыщенные грунты [способные к разжижению рыхлые пески независимо от влажности и крупности и слабые пылевато-глинистые (илистые) грунты].

Проверка возможности нарушения структуры несвязных грунтов изложена в [28].

16.1.15 При замене слабого грунта в основании лицевой стенки больверка отпор от отсыпанной призмы следует определять, как наименьший из расчетов: либо пассивного давления с использованием формулы (16.5), либо сопротивления сдвигу призмы замененного грунта (см. рисунок 16.1) по формуле

| (16.15)

где – сила сопротивления сдвигу прямоугольного элемента, кН, определяемая по формуле

| (16.16)

– сила сопротивления сдвигу треугольного элемента, кН, определяемая по формуле

| (16.17)

– угол трения материала отсыпки по плоскости восприятия отпора лицевой стенкой, град;

c – сцепление грунта основания, кН/м2;

b – ширина прямоугольного элемента;

G1 и G2 – вес прямоугольного и треугольного элементов соответственно призмы замененного грунта, кН;

– угол наклона откоса котлована, который следует назначать меньшим угла выпора грунта основания при сейсмическом воздействии.

Примечание – См. обозначения в 16.1.14 и 16.1.15.

Рисунок 16.1 – Сопротивление сдвигу призмы замененного грунта при сейсмическом воздействии

16.2 Основные конструктивные требования

16.2.1 При проектировании причальных сооружений следует предусматривать мероприятия, способствующие повышению их сейсмостойкости. Для гравитационных сооружений необходимо предусматривать устройства, препятствующие сдвигу сооружения по основанию («зуб», упор и т. д.).

В сооружениях массивовой кладки следует использовать фасонные в поперечном сечении сооружения блоки или монолитную железобетонную обвязочную балку (шпонку) в верхнем курсе массивов.

В сооружениях эстакадного типа рекомендуется предусматривать пластические поглотители энергии колебаний (устройства типа диагональных связей между сваями эстакады), гасители колебаний или сейсмоизоляцию плиты верхнего строения.

16.2.2 Для засыпки за стенку рекомендуется применять однородный песчано-гравийный грунт или камень. Не рекомендуется устройство засыпок путем намыва. Следует предусматривать послойную засыпку грунта за стенку при обязательном уплотнении каждого отсыпанного слоя.

16.2.3 При замене слабого грунта в основании больверка необходимо, чтобы грунт замены укладывался на плотные подстилающие или закрепленные грунты.