Приложение Г. Пример расчета общей устойчивости больверка по круглоцилиндрическим поверхностям вращения на сейсмическое воздействие

Приложение Г
(справочное)

Пример расчета общей устойчивости больверка по круглоцилиндрическим поверхностям вращения на сейсмическое воздействие

Г.1 Исходные данные

Г.1.1 Сооружение выполнено в виде заанкеренного больверка из стального шпунта. Исходные геометрические параметры сооружения, эксплуатационные нагрузки и геологический разрез, необходимые для расчета общей устойчивости, приведены на рисунке Г.1. Класс сооружения - III.

Г.1.2 Наименование грунтов и их расчетные характеристики приведены в таблице Г.1.

Таблица Г.1 - Расчетные характеристики грунтов

Шифр слоя	Наименование грунта	Объемный вес,
				град.	кПа
1	Скальный гравийно-песчаный грунт выше уровня воды	18,0	-	35	0
2	То же, ниже уровня воды	-	10,0	35	0
3	Гравийный грунт с галькой, битой ракушей, с песчаным заполнителем	-	10,0	34	0
4	Ил с гравием, галькой, ракушей до 20%	-	5,6	14	3

Как следует из рисунка Г.1 и таблицы Г.1, в основании сооружения расположен слой слабых грунтов - илов.

Необходимо отметить, что согласно СНиП 2.02.02-85 "Основания гидротехнических сооружений" и РД 31.31.55-93 "Инструкция по проектированию морских причальных и берегоукрепительных сооружений" при расчете общей устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения коэффициенты надежности по нагрузке, грунту и материалу принимаются равными единице. т.е. расчет производится при нормативных значениях нагрузок и характеристик грунтов.

Г.2 Расчет общей устойчивости сооружения при основном сочетании нагрузок

Г.2.1 Расчет выполняется по вычислительной программе KREJ, разработанной Ленморниипроектом. Были выполнены расчеты по режимам KREJ-L, KREJ-AK и при совместном использовании указанных режимов. Наименьшие коэффициенты устойчивости были получены при расчете по режиму KREJ-L, что согласуется с рекомендациями об использовании режима KREJ-L при наличии в основании сооружения слоя слабого грунта, изложенными в инструкции по использованию программы KLREJ. Расчеты выполнялись при различных координатах начального центра вращения и координатах точки, через которую должны проходить все кривые скольжения. Ниже приведены распечатки исходных данных (таблицы Г.2-Г.7) и результатов расчета по режиму KREJ-L (таблицы Г.8-Г.9) для наиболее невыгодного случая.

Таблица Г.2 - Комментарии

ПРИМЕР РАСЧЕТА СТАТИКА KREJ-L

Таблица Г.3 - Общие данные

Позиция	Наименование величины	Размерность	Величина
1	Шаг изменения положения центра вращения	м	1
2	Минимально требуемый коэффициент устойчивости	б/р	0
3	Срок службы сооружения	год	0
4	Абцисса кордона	м	0
5	Отметка кордона	м	3,30
6	Отметка дна	м	-9,25
7	Абцисса начального центра вращения	м	0
8	Отметка начального центра вращения	м	-5,00
9	Координаты точки, выше которой кривые скольжения проходить не могут:
	- абцисса	м	0
	- отметка	м	-14,40
10	Координаты точки, через которую должны проходить все кривые скольжения:
	- абцисса	м	-25,00
	- отметка	м	-3,30

Таблица Г.4 - Координаты скважин

Позиция	Наименование величины	Размерность	Величина
1	Абцисса 1-й скважины со стороны территории	м	-10,0
2	Абцисса 2-й скважины со стороны территории	м	-20,0
3	Абцисса 1-й скважины со стороны акватории	м	7,5
4	Абцисса 2-й скважины со стороны акватории	м	15,0

Таблица Г.5 - Описание геологического разреза на территории

Шифр слоя	Отметка слоя грунта (м)			Характеристики слоев
	по линии кордона	по 1-й скважине	по 2-й скважине	Угол внутреннего трения (град.)	сцепление (кПа)	объемный вес ()
1	3,30	3,30	3,30	35	0	18,0
2	0,50	0,50	0,50	35	0	10,0
3	-9,25	-7,30	-5,40	34	0	10,0
4	-19,00	-19,00	-19,00	14	3	5,6

Таблица Г.6 - Описание геологического разреза на акватории

Шифр слоя	Отметка слоя грунта (м)			Характеристики слоев
	по линии кордона	по 1-й скважине	по 2-й скважине	Угол внутреннего трения (град.)	сцепление (кПа)	объемный вес ()
3	-9,25	-9,25	-9,25	34	0	10,0
4	-19,00	-19,00	-19,00	14	3	5,6

Таблица Г.7 - Равномерно-распределенные нагрузки

Интенсивность нагрузки ()	Полоса нагрузки (м)	Расстояние от кордона (м)
15	6,25	0
30	10,50	6,25
40	6,00	16,75
60	1е3	22,75

Таблица Г.8 - Результаты расчета

Коэффициент устойчивости	Момент удерживающий ()	Момент поворачивающий ()	Координаты центра вращения
			абцисса (м)	отметка (м)	радиус (м)
1,110	71980	64837	0,00	-5,00	26,34
1,097	70855	64615	0,32	-4,05	26,36
1,102	71075	64524	0,63	-3,10	26,42
1,092	70501	64557	0,95	-2,15	26,51
1,087	70345	64721	1,26	-1,20	26,64
1,096	71265	64995	1,58	-0,25	26,81
1,107	72366	65377	1,89	0,69	27,02
1,120	73738	65858	2,21	1,64	27,26
1,134	75343	64429	2,52	2,59	27,53
1,155	77496	67078	2,84	3,54	27,84
1,176	79580	67687	3,15	4,49	28,18
1,201	81513	67878	3,47	5,44	28,55

Таблица Г.9 - Координаты точки, через которую проходят все кривые скольжения

Координаты точки, через которую проходят все кривые скольжения
абцисса (м)	отметка (м)
-25,00	3,30

Г.2.2. Проверка общей устойчивости сооружения выполняется по формуле

, (Г.1)

где и - соответственно моменты сдвигающих и удерживающих сил относительно центра круглоцилиндрической поверхности;

- коэффициент сочетаний нагрузок;

- коэффициент условий работы;

- коэффициент надежности по ответственности сооружения;

- дополнительный коэффициент условий работ.

При расчете на основное сочетание нагрузок ; ; ; .

Из формулы (Г.1) следует, что общая устойчивость сооружения по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения при основном сочетании нагрузок обеспечивается, если выполняется условие , где коэффициент устойчивости.

Как следует из результатов расчета (таблица Г.8), полученный наименьший коэффициент устойчивости K = 1,087 превышает минимально требуемый K = 0,950. Общая устойчивость причала обеспечивается.

Г.3 Расчет общей устойчивости сооружения при особом сочетании нагрузок

Г.3.1 Расчетная сейсмичность для сооружения - 9 баллов. Сейсмические воздействие принято горизонтальным и направленным в сторону акватории.

Г.3.2 Расчет общей устойчивости с учетом сейсмических нагрузок выполняется по способу поворота расчетной схемы сооружения на сейсмический угол в соответствии с п. 9.7 настоящих Рекомендаций.

Эффективный коэффициент сейсмичности определяется по формуле (9.2)

.

Сейсмический угол определяется по формуле (9.5)

.

Производится наклон поверхности причала и дна у причала на сейсмический угол (п. 9.8), а также корректировка веса грунта, веса грузов на причале (п.9.8) и углов внутреннего трения грунтов (п. 9.8).

Переформированная расчетная схема сооружения представлена пунктиром на рисунке Г.1. По сравнению с расчетом на основное сочетание изменены таблицы Г.5 (Г.13), таблицы Г.6 (Г.14) и таблицы Г.7 (Г.15). Ниже приведены распечатки исходных данных (таблицы Г.10-Г.15) и результатов расчета по режиму KREJ-L (таблицы Г.16-Г.17).

Таблица Г.10 - Комментарии

ПРИМЕР РАСЧЕТА СЕЙСМИКА 9 БАЛЛОВ KREJ-L

Таблица Г.11 - Общие данные

Позиция	Наименование величины	Размерность	Величина
1	Шаг изменения положения центра вращения	м	1
2	Минимально требуемый коэффициент устойчивости	б/р	0
3	Срок службы сооружения	год	0
4	Абцисса кордона	м	0
5	Отметка кордона	м	3,30
6	Отметка дна	м	-9,25
7	Абцисса начального центра вращения	м	0
8	Отметка начального центра вращения	м	-5,00
9	Координаты точки, выше которой кривые скольжения проходить не могут:
	- абцисса	м	0
	- отметка	м	-14,40
10	Координаты точки, через которую должны проходить все кривые скольжения:
	- абцисса	м	-25,00
	- отметка	м	3.30

Таблица Г.12 - Координаты скважин

Позиция	Наименование величины	Размерность	Величина
1	Абцисса 1-й скважины со стороны территории	м	-10,0
2	Абцисса 2-й скважины со стороны территории	м	-20,0
3	Абцисса 1-й скважины со стороны акватории	м	7,5
4	Абцисса 2-й скважины со стороны акватории	м	15,0

Таблица Г.13 - Описание геологического разреза на территории

Шифр слоя	Отметка слоя грунта (м)			Характеристики слоев
	по линии кордона	по 1-й скважине	по 2-й скважине	Угол внутреннего трения (град.)	сцепление (кПа)	объемный вес ()
1	3,30	5,70	8,10	33	0	18,55
2	0,50	2,90	5,30	33	0	10,31
3	-9,25	-4,90	-0,60	32	0	10,31
4	-19,00	-16,60	-14,20	12	3	5,77

Таблица Г.14 - Описание геологического разреза на акватории

Шифр слоя	Отметка слоя грунта (м)			Характеристики слоев
	по линии кордона	по 1-й скважине	по 2-й скважине	Угол внутреннего трения (град.)	сцепление (кПа)	объемный вес ()
3	-9,25	-11,05	-12,85	32	0	10,31
4	-19,00	-20,80	-22,60	12	3	5,77

Таблица Г.15 - Равномерно-распределенные нагрузки

Интенсивность нагрузки ()	Полоса нагрузки (м)	Расстояние от кордона (м)
15,46	6,25	0,00
30,92	10,50	6,25
41,22	6,00	16,75
61,84	1е3#	22,75

Таблица Г.16 - Результаты расчета

Коэффициент устойчивости	Момент удерживающий ()	Момент поворачивающий ()	Координаты центра вращения
			абцисса (м)	отметка (м)	радиус (м)
0,914	57215	62623	0,00	-5,00	26,34
0,892	56030	62788	0,32	-4,05	26,36
0,880	55555	63095	0,63	-3,10	26,42
0,864	54890	63527	0,95	-2,15	26,51
0,854	54695	64040	1,26	-1,20	26,64
0,847	54764	64661	1,58	-0,25	26,81
0,838	54821	65384	1,89	0,69	27,02
0,834	55217	66168	2,21	1,64	27,26
0,835	55992	67018	2,52	2,59	27,53
0,831	56449	67917	2,84	3,54	27,84
0,845	58102	68787	3,15	4,49	28,18
0,862	59996	69634	3,47	5,44	28,55
0,876	61731	70465	3,78	6,39	28,95
0,898	64006	71262	4,10	7,34	29,37
0,940	67733	72030	4,41	8,29	29,83
0,968	70436	72774	4,73	9,24	30,31
1,023	74741	73081	5,04	10,18	30,82
1,102	80233	72830	5,36	11,13	31,35

Таблица Г.17 - Координаты точки, через которую проходят все кривые скольжения

Координаты точки, через которую проходят все кривые скольжения
абцисса (м)	отметка (м)
-25,00	3,30

Г.3.3 При расчете на особое сочетание нагрузок ; ; ; . Из формулы (Г.1) следует, что общая устойчивость сооружения по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения при особом сочетании нагрузок обеспечивается, если выполняется условие .

Как следует из результатов расчета (таблица Г.16), полученный наименьший коэффициент устойчивости K = 0,831 меньше минимально требуемого K = 0,857 примерно на 3%, что находится в пределах точности использованных способов расчета. Допустимо считать, что общая устойчивость причала обеспечивается.