Конструктивные особенности

Узкий засыпной пирс — возводится при наличии существенных горизонтальных силовых воздействий. Эффективен при ограниченности береговой территории порта, так как позволяет на небольшой площади сосредоточить большое количество причалов. В конструктивном отношении представляет собой взаимозаанкеренную двухрядную конструкцию из шпунта (трубошпунта), засыпанную песком или щебнем.

features calculation narrow filling piers 02

География применения узких засыпных пирсов.

УЗП построены как в ряде российских крупных морских портов, так и во множестве зарубежных.

features calculation narrow filling piers 03

Методики расчета УЗП

Нормативные документы

РД 31.31.55-93 Инструкция по проектированию морских причальных и берегоукрепительных сооружений.

Принявший орган: Департамент морского транспорта Минтранса России
Статус: действующий
Тип документа: нормативно-технический документ
Дата начала действия: 01.06.1993
Опубликован: Федеральная служба морского флота России. – М., 1996 год 

РД 31.31.25-85 Инструкция по проектированию причальных сооружений для условий Арктики

Принявший орган: Союзморниипроект
Статус: недействующий
Тип документа: нормативно-технический документ
Дата начала действия: 01.07.1986
Опубликован: в/о «Мортехинформреклама». – М., 1986 год

РД 31.31.23-81 Руководство по проектированию узких засыпных пирсов и палов с учетом арктических условий

Принявший орган: Союзморниипроект
Статус: недействующий
Тип документа: нормативно-технический документ
Дата начала действия: 01.01.1982
Опубликован: Министерство морского флота СССР – М., 1982 год

СНТ* «Проблемы гидротехнического строительства на морском транспорте»

* – Сборник научных трудов
Тип документа: сборник научных трудов
Опубликован: в/о «Мортехинформреклама» – М., 1989 год

Справочник по гидротехнике водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВОДГЕО)

Тип документа: справочник
Опубликован: государственное издательство литературы по строительству и архитектуре – М., 1955 год

Методики, рассматривающие только активное давление (нормативные)

features calculation narrow filling piers 04

В разделе «Расчёт узких засыпных пирсов» РД 31.31.55-93 сказано, что их следует рассчитыать как больверк, при этом необходимо дополнительно выполнить расчет устойчивости на сдвиг по вертикальной плоскости.

features calculation narrow filling piers 05

Методики, рассматривающие только активное давление (ненормативные методики)

СНТ* «Проблемы гидротехнического строительства на морском транспорте» Ж. И. Барамидзе.

Наиболее ответственным этапом при разработке метода расчета является составление расчетной схемы, отражающей работу сооружения в реальных условиях. 

features calculation narrow filling piers 06

Методики, рассматривающие как активное, так и пассивное давление

Справочник по гидротехнике

ВНИИ водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВОДГЕО)
Тип документа: справочник
Опубликован: государственное издательство литературы по строительству и архитектуре – М., 1955 год

features calculation narrow filling piers 07

СН 288-64 Указания по проектированию гидротехнических сооружений, подверженных волновым воздействиям

Статус: недействующий
Тип документа: нормативно-технический документ
Дата начала действия: 01.04.1965
Опубликован: Издательство литературы по строительству – М., 1965 год

Разночтения в методиках 

features calculation narrow filling piers 08

Основные различия:
– учет активного давления вместо пассивного;
– учет силы перерезывания конструкций.

Удерживающие силы могут различаться в 2 раза в зависимости от методики расчета.

Экспериментальная база. Опыт Ленморниипроекта

features calculation narrow filling piers 09Вывод:

features calculation narrow filling piers 11Крупномодельные лабораторные исследования давления грунта на стенки с учетом горизонтальной нагрузки позволили установить основные закономерности распределения этого давления по высоте стенки, из которых следует: горизонтальная нагрузка, приложенная к верхней части пирса, приводит к увеличению давления грунта по всей высоте стенки.

Предельное значение горизонтальной нагрузки, соответствующее нарушению устойчивости грунта засыпки на сдвиг по вертикальной плоскости, приводит к увеличению давления грунта на 50–70%.

При воздействии существенной горизонтальной нагрузки на стенку в грунте засыпки реализуется давление, большее по величине, чем активное давление грунта. 

Моделирование работы конструкции методом конечных элементов

Расчетная схема в программном комплексе PLAXIS

features calculation narrow filling piers 10

Эпюры давления грунта на стенки

features calculation narrow filling piers 12

Моделирование работы конструкции методом конечных элементов подтвердило:

– предположение о возможной потере устойчивости в результате сдвига по вертикальной плоскости;
– при воздействии существенной горизонтальной нагрузки на стенку в грунте засыпки реализуется давление, большее по величине, чем активное давление грунта.

Предлагаемая методика расчета УЗП. Основной алгоритм расчета УЗП

1. Расчет общей устойчивости пирса по методике для больверка.

features calculation narrow filling piers 13

2. Расчет общей устойчивости в предложении опрокидывания вокруг нижней точки передней грани сооружения (как для гравитационного).

features calculation narrow filling piers 14

3. Расчет устойчивости на сдвиг по вертикальной плоскости.

features calculation narrow filling piers 15

4. Расчет стенок пирса по прочности как лицевых стенок больверка.

features calculation narrow filling piers 16

Расчет прочности лицевой стенки УЗП при действии горизонтальной силы

features calculation narrow filling piers 18

1. Расчет лицевой стенки на действие горизонтальной силы выполнять, как для балки на упругом основании с коэффициентами постели, возрастающими с глубиной. При реакции в условной опоре выше, чем ее несущая способность, заменить опору на силу, направленную в противоположном направлении.

Коэффициенты горизонтальной составляющей давления грунта вычислять, как для пассивного давления грунта.

2. Расчет устойчивости на сдвиг по вертикальной плоскости выполнять исходя из характера давления грунта в соответствии с приведенной схемой (пассивное давление грунта со стороны засыпки на переднюю лицевую стенку).

Выводы

1. Действующая нормативная база в недостаточной степени освещает вопросы расчета и конструирования узких засыпных пирсов.

2. В нормативных источниках (учитывая недействующие), а также справочных пособиях и учебниках имеются противоречия касательно вычисления давления грунта на лицевые стенки.

3. Во всех рассмотренных источниках говорится о необходимости проверки общей устойчивости на сдвиг по вертикальной плоскости.

4. В нормативных источниках имеются разночтения касательно необходимости учета сил перерезывания конструктивных элементов.

5. Имеется необходимость внесения корректировок в действующую нормативную базу.

Рекомендации

1. При проектировании узких засыпных пирсов выполнять проверку устойчивости на опрокидывание вокруг нижней точки передней грани сооружения (как для гравитационного сооружения).

2. Выполнять проверку общей устойчивости на сдвиг по вертикальной плоскости для узких засыпных пирсов

3. При наличии существенной по величине горизонтальной нагрузки на лицевую стенку пирса давление грунта определять как пассивное.

4. Расчет лицевой стенки по прочности выполнять, представляя расчетную схему как балку на упруго-оседающих опорах, с коэффициентами постели, возрастающими с глубиной (методика описана в РД 31.31.23-81)