СП 287.1325800.2016 Действует

О – центр тяжести площади контакта плиты с постелью; О1 – центр тяжести основания фундаментной плиты; О2 – точка приложения силы

П р и м е ч а н и е – См. обозначения в 10.4.7.

Рисунок 10.9 – Схема к расчету фундаментной плиты с учетом неполноты контакта с основанием

а) – план сборного блока контрфорсной стенки; б) – результирующая эпюра нагрузок на фундаментную плиту; в) – схема работы переднего выступа фундаментной плиты; г) – схема работы тыловой консоли фундаментной плиты; 1 – передний выступ фундаментной плиты; 2 – лицевая плита; 3 – контрфорс; – тыловая консоль фундаментной плиты

П р и м е ч а н и е – См. обозначения в 10.4.7.

Рисунок 10.10 – Схемы к расчету фундаментной плиты сборной уголковой контрфорсной стенки

Расчет тыловой части фундаментной плиты в направлении, параллельном линии кордона, при одном контрфорсе проводят по схеме консольной балки, а при двух контрфорсах – по схеме однопролетной балки (балки на двух опорах) с консолями.

При этом следует выделять сечения плиты шириной 1 м и загружать нагрузкой средней интенсивности суммарной эпюры давления (рисунок 10.10, б, г).

10.4.8 Расчеты лицевой плиты, контрфорса и фундаментной плиты на прочность и трещиностойкость следует выполнять в соответствии с СП 41.13330 и СП 63.13330.

10.4.9 Для фундаментной плиты следует принимать двойное армирование, так как она рассчитывается по двузначной эпюре давления (рисунок 10.10, б).

10.5 Расчет причальных сооружений уголкового типа с внешней анкеровкой

10.5.1 Причальные сооружения уголкового типа с внешней анкеровкой рассчитывают при четырех схемах загружения территории причала (рисунок 10.11):

- схема I – временная нагрузка располагается над сооружением до линии кордона или линии возможного загружения по технологическим условиям. При таком расположении нагрузки определяют усилия для расчета лицевой плиты и анкерной тяги, положение равнодействующей нагрузок в основании, контактные напряжения в постели и грунте основания, толщина постели;

- схема II – временная нагрузка располагается за сооружением. В этом случае проверяют его устойчивость на плоский сдвиг по постели и вместе с постелью;

- схема III – временная нагрузка располагается за анкерной плитой. При таком положении нагрузки рассчитывают анкерные устройства;

- схема IV – в соответствии с указаниями 9.2.2.

10.5.2 При определении нагрузок и воздействий, а также их сочетаний при расчете причальных сооружений уголкового типа с внешней анкеровкой следует учитывать, что нагрузки от судов со стороны акватории (динамический навал при подходе судна и статический навал пришвартованного судна) в основную расчетную схему не вводятся, а учитываются в расчете прочности надстройки, ее связей с элементами причального сооружения отбойной амортизирующей системы и узлов ее крепления.

10.5.3 Активное давление грунта с учетом временных нагрузок, расположенных на территории причала, следует определять в соответствии с указаниями раздела 8 и 10.4.2.

10.5.4 Горизонтальная составляющая швартовного усилия определяется в соответствии с указаниями 10.4.3.

10.5.5 Устойчивость уголковых стенок с внешней анкеровкой по схеме плоского сдвига, а также нормальные контактные напряжения и толщину каменной постели следует рассчитывать в соответствии с требованиями 10.2.2, 10.2.4–10.2.7, 10.2.9, 10.2.10, 10.4.2, 10.4.3 с учетом следующих дополнительных указаний.

При определении положения равнодействующей нагрузок по формуле (10.3) удерживающий момент Мr определяют по формуле

| (10.41)

где МG – момент от вертикальных сил, кНм;

– момент от горизонтальной составляющей усилия в анкере относительно переднего ребра вращения, кНм.

При определении устойчивости сооружения на плоский сдвиг формулы (10.13), (10.15), (10.22) и (10.23) с учетом действия горизонтальной составляющей анкерного усилия Ra приобретают соответственно вид:

| (10.42)

| (10.43)

| (10.44)

| (10.45)

П р и м е ч а н и е – См. обозначения в 10.3 и 10.4.

Рисунок 10.11 – Расчетные схемы загружения причала для конструкции уголкового типа с внешней анкеровкой

10.5.6 Лицевую плиту рассчитывают в двух направлениях как балку на двух опорах с консолями на загрузку от активного давления собственного веса грунта с учетом временных нагрузок. В вертикальном направлении опорами служат анкер и упор на пороге фундаментной плиты, в горизонтальном – ребра плит.

При расчете плиты в вертикальном направлении в качестве расчетной плоскости следует принимать условную плоскость восприятия распора, положение которого определяется расстоянием пл от тыловой грани ребра (рисунок 10.12):

| (10.46)

где з – средневзвешенный угол внутреннего трения грунта засыпки, град;

ар – расстояние между осями ребер, м;

tp – толщина ребра, м;

bp – ширина ребра, м.

П р и м е ч а н и е – См. обозначения в 10.5.6.

Рисунок 10.12 – Схема определения расчетной плоскости лицевой плиты

При расчете плиты в вертикальном направлении горизонтальную составляющую швартовного усилия, нормальную к линии кордона, следует учитывать при определении усилий в наданкерной консоли и не учитывать при определении изгибающего момента в пролете.

В связи с перераспределением давления грунта на стенку в результате ее деформации и перемещения значение изгибающего момента в пролете лицевой панели допускается уменьшать на 10 %.

При расчете плиты в горизонтальном направлении рекомендуется по высоте сооружения в соответствии с эпюрой распора выделять характерные расчетные сечения шириной 1 м и принимать для горизонтальных балок равномерную нагрузку, равную средней интенсивности эпюры распора для выделенного сечения.

10.5.7 Для определения изгибающего момента в фундаментной плите рекомендуется метод, основанный на использовании эквивалентного массива с кладкой из обыкновенных бетонных массивов. В качестве эквивалентного принимается массив из бетона класса В10. При этом соотношения наибольшего размера bф массива в плане к его высоте hм принимают равным 4:1.

Изгибающий момент, действующий на 1 м сечения фундаментной плиты, определяют по формуле

| (10.47)

где mэ – коэффициент, принимаемый равным 0,45;

h – коэффициент, учитывающий влияние на прочность изгибаемого элемента градиента деформаций по сечению и зависящий от класса бетона и высоты растянутой зоны сечения, принимаемый равным 2 в соответствии с СП 41.13330;

sh – коэффициент, учитывающий влияние на прочность изгибаемого элемента формы его поперечного сечения и зависящий от соотношения размеров сечения, принимаемый равный 1,0 в соответствии с СП 63.13330;

b – коэффициент условий работы бетона, принимаемый равный 0,9 в соответствии с СП 41.13330;

Rbtn – нормативное значение осевого растяжения бетона, принимаемое по СП 63.13330;

Wt – момент сопротивления для растянутой грани сечения, определяемый в предположении упругой работы бетона:

| (10.48)

здесь ам – размер массива вдоль причала, равный 1 м;

hм = bф/4 – высота эквивалентного массива, м;

здесь bф – ширина фундаментной плиты, м.

10.5.8 Армирование нижней и верхней зон фундаментной плиты в двух направлениях проводят по изгибающим моментам, определенным по формуле (10.47), с учетом указаний раздела 7.

10.5.9 Анкерная реакция на 1 м плиты определяется как опорная реакция из расчета лицевой плиты в вертикальном направлении с учетом 10.4.6 и 10.5.1.

10.5.10 Расчет элементов железобетонных конструкций на прочность и трещиностойкость лицевой и фундаментных панелей выполняют в соответствии с указаниями СП 41.13330 и СП 63.13330.

10.5.11 Расчет анкерных устройств и деталей их крепления на устойчивость следует выполнять в соответствии с указаниями раздела 11, по прочности – СП 16.13330, СП 41.13330, СП 63.13330 и 7.3–7.7 настоящего свода правил.

10.5.12 Расстояние между лицевой стенкой и тыловой анкерной опорой (длину анкера) допускается определять по формуле

| (10.49)

где hс – высота стенки сооружения м;

aп – расстояние от поверхности территории до подошвы анкерной плиты или до точки, отстоящей на 2d вверх от подошвы анкерной стенки (d – дополнительная глубина на защемление), м.

Длину анкера lа следует определять расчетом.

11.1 Общие положения

Настоящий свод правил содержит требования к проектированию безанкерных, заанкеренных обычных и экранированных больверков с анкеровкой на одном уровне (рисунок 11.1).

11.2 Основные конструктивные требования

11.2.1 Конструкция и компоновка элементов больверка должны обеспечивать наиболее полное использование их несущей способности и наиболее благоприятное распределение усилий и деформаций между элементами.

11.2.2 В качестве элементов лицевых и экранирующих стенок больверка следует применять любые профили стального, железобетонного шпунта или свай, сваи-оболочки, стальные трубы, сварные объемные конструкции и т. д., отвечающие требованиям долговечности и надежности для рассматриваемых условий работы сооружения.

В экранирующих стенках следует применять однотипные элементы повышенной жесткости.

11.2.3 При проектировании лицевых стенок больверков из свай и труб особое внимание следует обращать на обеспечение ее грунтонепроницаемости по всей высоте стенки и на 1,5 м ниже отметки проектного дна.

11.2.4 Для снятия гидростатического давления за стенкой следует предусматривать дренажные выпуски, расположенные ниже расчетного уровня воды у сооружения.

11.2.5 Лицевые стенки должны быть поверху связаны надстройкой из сборно-монолитного или монолитного железобетона.

Для больверков из стального шпунта в тех случаях, когда это приемлемо по условиям расположения отбойных устройств и защиты металла от коррозии, допускается устройство небольшого железобетонного или стального оголовка (шапочного бруса).

11.2.6 Отметку низа железобетонных надстроек следует назначать исходя из необходимости защиты шпунта от агрессивного воздействия в зоне переменного уровня воды.

В районах с повышенной агрессивностью воды или возможных значительных ледовых нагрузок отметка низа надстройки должна находиться не менее чем на 0,2 м ниже расчетного уровня.

При строительстве сооружений в районе пониженных агрессивных воздействий, где обеспечивается длительная сохранность шпунта, отметку низа надстройки следует принимать из условия создания опорной плоскости для отбойных устройств и возможности производства работ по возведению надстройки насухо.

При строительстве сооружений на морях с большой амплитудой приливно-отливных колебаний, где опускание низа надстройки под расчетный уровень представляет большие затруднения, вопрос о принятии отметки низа надстройки решается с учетом накопленного опыта эксплуатации сооружений в местных и аналогичных условиях.

11.2.7 Температурно-деформационные швы в железобетонной надстройке и оголовках лицевой стенки следует располагать с шагом не более 40 м, а также в местах резкого изменения грунтовых условий, которые могут вызвать разницу в значениях смещений отдельных частей сооружения.

Температурно-деформационные швы в железобетонной надстройке больверков из стального шпунта рекомендуется выполнять в местах замковых соединений, где могут происходить горизонтальные и вертикальные деформации.

а) – незаанкеренный (безанкерный) больверк; б) – заанкеренный больверк с одним ярусом анкеров; в) – заанкеренный больверк с экранирующей стенкой;

г) – заанкеренный больверк с двумя экранирующими стенками;

1 – лицевая шпунтовая стенка; 2 – анкерная тяга; 3 – анкерная опора; 4 – разгрузочная платформа (плита); 5 – экранирующая стенка

Рисунок 11.1 – Конструктивные решения больверков

11.2.8 В качестве анкерных опор следует использовать железобетонные плиты, сваи, шпунты, сваи-оболочки, стальные трубы и другие прокатные профили, а также сварные и составные объемные конструкции.

11.2.9 При проектировании больверков с многорядным экранированием увеличение числа рядов экранирующих элементов свыше двух целесообразно только в случаях, когда экранирующие элементы используют в качестве опор крановых путей или технологического оборудования.

11.2.10 При компоновке больверков следует учитывать, что эффект экранирования увеличивается при увеличении жесткости экранирующих стенок в системе.

Наибольшая эффективность больверков реализуется при защемлении лицевых и экранирующих стенок, что обеспечивается рациональным соотношением глубины погружения, расстояния между стенками и податливости анкеровки, достигаемым при рассмотрении и расчете нескольких вариантов компоновки больверков.

11.2.11 Расстояние между лицевой и экранирующей стенками больверка, а также между экранирующими стенками следует принимать исходя из несущей способности элементов стенок и напряженного состояния всей системы и по возможности равными. Рекомендуется устанавливать их в пределах (0,15–0,30)h (h – высота стенки).

11.2.12 Экранирующие стенки больверка следует выполнять в виде сплошного ряда или из элементов, погруженных вразрядку. Расстояние между элементами стенки в свету не должно превышать расстояния до впереди стоящей стенки.

11.2.13 Разгрузочная платформа должна перекрывать пространство между лицевой и экранирующими стенками и свободно упираться в лицевую стенку больверка.

Отметку низа разгрузочной платформы рекомендуется располагать не выше 0,7 м над уровнем анкерной тяги.

Железобетонная платформа может выполняться сборной или монолитной и размещаться симметрично относительно осей экранирующих стенок больверка.

При многорядном экранировании допускается как монолитная платформа по всему поперечному сечению, так и с осадочным швом в середине пролета между стенками.

11.2.14 Анкеровку следует осуществлять за распределительный пояс лицевой стенки, а в случае применения крупноразмерных элементов повышенной жесткости – за каждый элемент.

При конструировании узла крепления анкерной тяги к стенкам рекомендуется предусматривать возможность свободного поворота анкерной тяги на 5–10 от нормали к лицевой или экранирующей стенке больверка.

Для уменьшения неравномерности загружения анкерных тяг, а также для доведения их деформацией до величины, обеспечивающей нормальный режим работы стенок, рекомендуется включать в тяги специальные муфты и устройства.

11.2.15 Стальные анкерные тяги должны иметь антикоррозионную защиту. В качестве защиты могут быть применены битумные, эпоксидные и эпоксидно-каменноугольные эмали, герметики и ленточные материалы в соответствии с требованиями СП 28.13330.2012 и [10].

Узлы крепления и соединения анкерных тяг рекомендуется заливать битумно-резиновой эмалью.

11.2.16 Для монтажа анкерных тяг рекомендуется предусматривать устройство временных поддерживающих конструкций на период производства работ, удаляемых после обтяжки анкеров.

11.2.17 Анкеровка экранированных больверков может выполняться по двум схемам:

- за лицевую стенку с упором экранирующих стенок в лицевую через разгрузочную платформу;

- за экранирующую стенку с дополнительной анкеровкой лицевой стенки за экранирующую.

Вторую схему рекомендуется применять при экранирующих стенках большой жесткости.

При анкеровке по первой схеме для обеспечения совместной работы стенок в процессе засыпки следует устанавливать между стенками специальные распорки.

11.2.18 Разрезку распределительного пояса следует принимать в соответствии с разрезкой надстроек согласно 11.2.10, т. е. не более чем через 40 м.

В пределах секции балки необходимо соединять сварными равнопрочными швами или сваркой с накладками.

Допускается устанавливать балки распределительного пояса с открытыми стыковыми швами, принимая расчетные схемы балки в соответствии с их конкретной разрезкой.

11.2.19 При разработке технологии строительства больверков следует порядок выполнения операции увязывать с возможностью создания в элементах конструкции наиболее благоприятного напряженного состояния за счет искусственного регулирования смещения по высоте точки крепления анкера.

11.2.20 При проектировании больверков из сборного железобетона следует учитывать конструктивные требования СП 41.13330 и СП 63.13330. Правила учета перемещений и деформаций элементов при проектировании больверков изложены в [27].

11.2.21 При проектировании больверков с применением стальных конструкций, узлов и деталей следует учитывать конструктивные требования СП 16.13330.

11.3 Основные положения расчета

11.3.1 Расчет больверков следует выполнять по предельным состояниям в соответствии с требованиями ГОСТ 27751 и раздела 7.

Нагрузки и их сочетания следует принимать в соответствии с требованиями СП 38.13330, СП 58.13330 и раздела 8.

11.3.2 При определении нагрузок и их сочетаний при расчете больверков необходимо учитывать следующие положения:

- нагрузки от фильтрационного и волнового давления воды суммируют с нагрузками и воздействиями на лицевую стенку больверка;

- нагрузки от судов со стороны акватории, а также ледовые нагрузки учитывают в расчете прочности стенок больверка, надстройки, ее связей с элементами больверка, отбойных устройств и их креплений.

11.3.3 Расчет больверков следует выполнять с учетом перемещений и деформаций элементов.

Расчет включает в себя задание значений исходных геометрических, жесткостных и силовых параметров, определение глубины погружения элементов стенок больверка, статический расчет лицевой и экранирующих стенок больверка, анкерных устройств, расчет конструктивных элементов больверка.

11.3.4 Расчет стенок больверка, анкерных стенок и плит следует выполнять с учетом трения грунта о стенку.

Угол трения материала засыпки и грунта основания по расчетной плоскости стенки в призме распора принимают равным 0,667, но не более 30°.

Угол трения грунта по расчетной плоскости в призме выпора принимают для лицевой и экранирующих стенок больверка, а также анкерных стенок и плит равным , но не более 30°.

При замене грунта в основании лицевой стенки больверка угол трения материала засыпки по расчетной плоскости в призме выпора следует принимать равным 0,33.

11.3.5 За расчетную плоскость лицевой стенки больверка следует принимать:

- для стенок из стального шпунта корытного и Z-профилей – плоскость, проводящую через ось стенки;

- для стенок из стального шпунта двутаврового профиля и плоского (призматического) железобетонного шпунта – плоскость, проходящую по тыловой полке или грани;

- для стенок кольцевых сечений – плоскость, проходящую на расстоянии 0,25 диаметра от оси стенки в сторону засыпки.

11.3.6 За расчетную плоскость экранирующей стенки больверка из элементов, расположенных вразрядку, при наличии одной экранирующей стенки следует принимать плоскость, расположенную на расстоянии а от ее передней грани.

Для элементов круглого сечения величину а определяют по формуле

| (11.1)

где аэ – расстояние между элементами экранирующей стенки в осях, м;

dэ – диаметр элемента экранирующей стенки, м;

red – средневзвешенное значение угла внутреннего трения в пределах высоты экранирующей стенки, град.

Для квадратных и прямоугольных элементов величину а определяют по формуле

| (11.2)

где – ширина элемента экранирующей стенки по длине сооружения, м.

При одной экранирующей стенке, забитой сплошным рядом, расчетную плоскость определяют аналогично лицевой стенке (см. 11.3.5) в зависимости от стороны, относительно которой рассматривают боковое давление грунта.

При наличии двух и более экранирующих стенок их расчетные плоскости принимают по нейтральной оси сечения элементов.

11.3.7 При статическом расчете стенок больверка из железобетонных элементов следует вводить начальную жесткость, равную для трещиностойких элементов Вi, а для нетрещиностойких элементов – 0,7Вi.

11.3.8 При наличии в основании больверков слабых глинистых грунтов и илов следует учитывать состояние, в котором они находятся к моменту загружения больверка (нестабилизированное, частично консолидированное, стабилизированное).

При этом следует рассматривать условия залегания указанных грунтов, методы производства работ и темпы возведения, период времени от засыпки пазухи до начала эксплуатации и загрузки сооружения. Следует учитывать, что ускоренные темпы засыпки и загрузки могут вызвать в рассматриваемом грунте проявление полного порового давления.

Учитывая опыт проектирования и строительства, допускается при определении бокового давления грунта на стенки больверков принимать сдвиговые показатели и С по инженерно-геологическим отчетам, а также следует использовать материалы инженерно-геологических изысканий на площадке строительства для нестабилизированного состояния грунта.

При частичной замене в основании сооружения слабых глинистых грунтов и илов и при отсыпке по их поверхности фильтрующего слоя грунта, а также в случае естественного залегания слабого глинистого грунта в примыкании к фильтрующему слою необходимо проводить расчет во времени под нагрузкой частичной консолидации грунта к моменту начала эксплуатации сооружения.

11.3.9 Минимально допустимую глубину погружения элементов стенок больверка следует определять расчетом устойчивости по глубинному сдвигу в предположении круглоцилиндрических или плоских (ломаных) поверхностей скольжения в соответствии с требованиями раздела 9.

11.3.10 Лицевую стенку безанкерного больверка следует рассчитывать как консольную балку на действие активного давления от веса грунта и эксплуатационных нагрузок на территории причала.

За расчетную схему принимается балка шириной 1 м по фронту причала жесткостью Вл, находящаяся ниже уровня дна в упругом основании, характеризуемом коэффициентом постели, линейно возрастающим с глубиной.