Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Основы проектирования гидротехнических сооружений, лесных бирж и рейдов приплава

Седрисев Д Н, Рубинская А В, Аксёнов Н В, Кожевников А К,

2.1. Методы расчета

Причальные сооружения (здесь рассмотрим методы расчета лишь наиболее распространенных причальных сооружений в лесной промышленности – причальных набережных) рассчитываются на силовые воздействия по методу предельных состояний. Расчет рекомендуется выполнять по трем предельным состояниям:

– по устойчивости и прочности;

– по деформациям;

– по трещиностойкости (по образованию или ограничению величин раскрытия трещин).

Или по двум группам предельных состояний:

– первая группа – по потере несущей способности или непригодности к эксплуатации;

– вторая группа – по непригодности к нормальной эксплуатации.

Эти два способа расчета принципиально не отличаются. Во втором случае (по двум группам) вторая группа учитывает одновременно 2 и 3 предельные состояния первого способа.

Предельными называют состояния, при которых сооружение теряет способность сопротивления внешним нагрузкам и воздействиям (подраздел 2.2, 2.3) или получает недопустимые деформации, а также местные повреждения.

Расчеты по первой группе предельных состояний ведутся для предотвращения: разрушений любого характера (расчет по прочности); потери устойчивости положения конструкций (расчет на опрокидывание и скольжение) или ее формы (расчет на общую и местную устойчивость тонкостенных элементов).

Расчеты по второй группе предотвращают: чрезмерные перемещения (прогибы, осадки, углы поворота и т.д.), а также образование и недопустимое раскрытие трещин в железобетонных конструкциях.

Достижение предельных состояний зависит от: величины внешних нагрузок и воздействий на причальную стенку, механических характеристик материалов, условий работы конструкций и материалов, из которых она изготовлена. Статистическая изменчивость перечисленных факторов учитывается расчетными коэффициентами надежности: по назначению, по нагрузке, по материалу и условиям работы [14].

При расчете гидротехнических сооружений нагрузки и воздействия принимают по СНиП. В зависимости от продолжительности действия нагрузки делят на постоянные и временные. Временные, в свою очередь, подразделяют на длительные, кратковременные и особые.

Постоянные нагрузки – вес элементов причала и грунта засыпки, нагрузки от постоянных сооружений и технологического оборудования, расположенного на причале (склады, подъездные пути и др.), не изменяющего своего положения в процессе эксплуатации ГТС.

Временные нагрузки, как указывалось ранее, бывают трех видов:

– временные длительные – вес транспортных и перегрузочных машин, штабелей лесоматериалов, давления грунта от воздействия на него перечисленных здесь
нагрузок, гидростатического давления с тыловой стороны ГТС, вызываемое снижением уровня воды перед причалом;

– кратковременные – нагрузки, возникающие при откате волн, швартовке судов или плотов, воздействия льда, ветра и др;

– особые – сейсмические воздействия, воздействия от неравномерных деформаций основания ГТС, сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта, ледовые нагрузки при прорыве заторов и др.

Определение величины сил и нагрузок, действующих на ГТС, рассмотрено в подразделах 2.2 и 2.3.

Величины нагрузок, устанавливаемые нормами (например, СНиП 2.06.01-86 и СНиП 2.06.04-82) с учетом заданной вероятности превышения средних значений, называются нормативными.

Возможные отклонения нагрузок в большую сторону от их нормативных значений вследствие отступлений от условий нормативной эксплуатации ГТС учитывают коэффициентами надежности:

– по нагрузке – k_нн;

– от сочетания нагрузок – k_нс;

– по материалу – k_нм;

– от условий работы – k_ну;

– по назначению – k_нз.

За расчетные нагрузки принимаются значения, полученные умножением нормативных величин на соответствующие коэффициенты надежности.

При расчете по первой группе предельных состояний принимают следующие значения коэффициентов:

– от веса конструкций k_нн = 1,05 – 1,1;

– от веса снега k_нн = 1,4 – 1,6;

– от давления грунта k_нн = 1,1 – 1,15;

– от ветрового давления k_нн = 1,4;

– от гидростатического и волнового давления k_нн = 1,0;

– от давления льда и кранов k_нн = 1,1 ;

– от сочетания нагрузок k_нс = 1,0;

– по материалу: для стального проката k_нм = 1,025 – 1,15; для бетона k_нм = 1,3 (при сжатии) и k_нм = 1,5 (при растяжении); для древесины k_нм = 1,7 – 5,5.

При расчете по второй группе предельных состояний принимают:

– k_нн = 1,0; k_нс = 1,0; k_нм = 1,0.

Коэффициент kну учитывает влияние температуры, влажности и агрессивности среды условия, характер и стадию работы конструкции и др. При благоприятных условиях работы k_ну > 1, а при неблагоприятных k_ну < 1.

Степень ответственности и капитальности сооружений в расчетах учитывается коэффициентом kнз. Гидротехнические сооружения по капитальности делятся на четыре класса, для которых коэффициенты надежности по назначению составляют: I класс – 1,25; II класс – 1,2;

III класс – 1,15; IV класс – 1,1. На коэффициенты kнз делят значение несущей способности или расчетные сопротивления, предельно допустимые деформации и величины раскрытия трещин либо умножают величины расчетных нагрузок.

Таким образом, при расчете сооружений по первому предельному состоянию условие прочности с учетом рассмотренных коэффициентов можно представить в общем виде [14]

(2.1)

R_n = R_m(1 – χϑ), (2.2)

Смысл зависимости (2.1) состоит в том, что наибольшее внешнее усилие не должно превышать наименьшую несущую способность конструкции.

По второй группе предельных состояний основное условие для расчета можно представить в виде

(2.3)

Железобетонные конструкции, кроме того , в зависимости от категории требований к их трещиностойкости рассчитывают по образованию трещин.