В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          

















Только у нас ты сможешь заказать услуги второе высшее образование в канаде именно в Одессе
Курсовая работа по архитектуре. Причальное сооружение типа экранированный больверк в порту Евпатория.

Курсовая работа по архитектуре. Причальное сооружение типа экранированный больверк в порту Евпатория.

РАЗДЕЛ I

Введение: Темой данного курсового проекта является причальное сооружение типа экранированный больверк в порту Евпатория.

Краткая история Евпатории

Евпатория - одно из лучших на планете мест для лечения и оздоровления детей. Мелководный, теплый и безопасный Каламитский залив, золотистые песчаные пляжи, целебные грязи и рапа соленых озер, термальные минеральные источники, а самое главное - щадящие цены на проживание и питание.

Обилие древностей и новаторские идеи в молодежном и детском творчестве превращают отдых в Евпатории в незабываемое приключение.

Планировка и транспорт. В этом отношении курорт, безусловно, самый понятный и удобный в Крыму. Улицы пересекаются под прямыми углами, образуя просторные квадраты. Лишь в небольшой части теперешней Евпатории у порта, как и положено средневековому восточному городу (он назывался Гезлев), улочки образуют замысловатую паутину.

Достопримечательности. Евпатория один из древнейших городов Восточной Европы. Историческими предшественниками Евпатории была древнегреческая колония Керкенитида и средневековый порт Гезлев.

Остатки крепостной стены Керкенитиды - процветающего античного города, известного первому географу Гекатею Милетскому и отцу "истории Геродоту", можно видеть на набережной им. Горького (у пляжа Военного санатория).

Греко-скифское городище "Чайка" (название условное) найдено близ детского оздоровительного лагеря "Лучистый", аллея Дружбы, 23 – это северный пригород Евпатории – поселок Заозерное. Самые знаменитые находки античных времен – несколько изображений отдыхающего

Геракла – стали основой многочисленных сувениров, а также недавно сооруженного памятника на набережной у городского пляжа

А вот в центре сохранились свидетели средневековых страниц в истории этих мест - комплекс средневековых памятников Евпатории Гезлев. Уже от набережной Терешковой над морем и зеленью скверов возвышаются купола греческой церкви Святого Ильи и русский православный собор Святого Николая. Между ними красуются высокие минареты главной мечети Крымского ханства Джума Джами. В глубь от них и от берега замысловатым реконструируются – очень неспешно, дорого, стильно. Так что есть смысл потерпеть некоторые неудобства от строительных работ.

Наибольший расцвет города связан с владычеством на крымском побережье Османской Турции с 1475 по 1774 годы. Город становится крупным ремесленным и торговым центром, здесь располагается огромный невольничий рынок, а также военный гарнизон и флот.

В XVI в. по проекту видного турецкого зодчего и инженера Коджи (Ходжи) Синана построена мечеть Джума-Джами, или Хан-Джами. Она возвышается над Набережной и далеко видна с моря.

В сквере у мечети недавно построен памятник уроженцу Евпатории классику восточной средневековой поэзии Ашуку Омеру. Омер изображен с сазом, восточным струнным инструментом, в очень своеобразной позе, не лишенной изящества. Судя по всему, скульптор знает толк в восточных инструментах и традициях.

В старом городе сохранились также Турецкие бани – до недавних пор они еще работали, так что общий срок их эксплуатации составил почти полтысячи лет! Текие дервишей (культовая постройка исламского братства, знаменитого своими ритуальными кружениями) сейчас восстанавливается, рядом в гостевом доме открыт этнографический центр крымско-татарских ремесел.

В Гезлеве, позже Евпатории, существовала одна из крупных общин караимов, можно осмотреть их культовые храмы – кенасы (XVIII в.), познакомиться с блюдами национальной кухни и изделиями ремесел.

В годы войн и революций Евпатория как важнейший порт Черного моря не раз становилась центром кровавых событий. О сражениях Крымской войны (1854-55), и Великой Отечественной свидетельствуют многочисленные памятники воинам, орудия и боевая техника, установленные в разных частях города.

К 2500-летию города очень хорош стал и городской центр, и ведущая от него к морю улица Дувановская. Застроены они очень нарядными и забавными домами в 2-4 этажа в архитектурном стиле, который получил название «южная провинция». Он производит впечатление эклектики, смешения разных стилей и строительных приемов Средиземноморья, Западной Европы и России. В конце 19 века Российская империя уже обеспечила завоеванные за сто лет до этого края (Новороссию) железными и шоссейными дорогами. Разумная национальная политика и свободная торговля вызвали небывалую деловую активность не только русских купцов, но и предпринимателей местного происхождения – турков, караимов, итальянцев, греков, евреев, крымских татар, крымчаков. К ним присоединились и колонисты – эстонцы, чехи, немцы.

Евпатория с конца 19 века стала главным культурным и религиозным центром караимов. Здесь находилась типография, печатающая священные книги. Традиционная культура караимов сохранилась также в пещерном городе Чуфут-кале у Бахчисарая, и в Литве, в предместье велокняжеского замка Тракай.

Музейное дело поставлено современно и привлекательно. Всевозможные древности сами лезут на глаза, когда просто гуляешь по городу. Особенно хороша стеклянная пирамида с фрагментом раскопок античной Керкенитиды у Краеведческого музея.

Знаменитости. Летом 1825 года польский поэт Адам Мицкевич написал здесь один из своих "Крымских сонетов".

В 1910 году на пожертвования построен театр им. А.С. Пушкина, на открытие которого прибыли из Петербурга артисты Мариинского театра. Здешняя сцена принимала таких корифеев театра как М.Г. Савина, К.С. Станиславский. Е.Б. Вахтангов, Л.В. Собинов, А.В. Нежданова, Н.А. Обухова.

Для выступления перед отдыхающими и больными приезжали сюда поэт и художник Максимилиан Волошин, писатель Алексей Толстой. Поэт Владимир Маяковский неспроста написал "очень жаль мне тех, которые не бывали в Евпатории"!

Описание порта

Евпаторийский морской торговый порт – государственное предприятие, входящее в систему Министерства транспорта Украины.

Мощности порта позволяют перерабатывать 800 тыс. т грузов в год. В последние годы через порт осуществляются грузопассажирские перевозки на турецком направлении. Перегружается также песок, который добывается силами порта на грузовом районе в Донузлаве.

На паромном комплексе порта (принимает суда типа «ро-ро») есть возможность обрабатывать до 10 тыс. большегрузных автомобилей в год в экспортно-импортном варианте. В 1999 г. было перевезено 2799 большегрузных автомобилей.

В прошлые годы внутренние пассажирские перевозки достигали 2,8 млн пассажиров в год. В настоящее время потребность в таких перевозках

Территория порта составляет 6,6 га. Территория грузового района в Донузлаве – 1,9 га. Общая длина причальной линии – 938,7 м, пассажирских причалов – 438 м.

В порту два погрузочных района – грузопассажирский участок в Евпатории и грузовой район в Донузлаве.

Озеро Донузлав - самое глубокое - 27 метров - в Крыму - расположено в тридцати километрах от Евпатории. Ученые считают, что оно образовалось в результате затопления крупной Донузлавской балки и сейчас соединено с морем искусственным судоходным каналом шириной 200 м. В советские времена весь донузлавский регион был закрытым: здесь находилась крупная военная база Черноморского флота с дивизией десантных, бригадой противолодочных и разведывательных кораблей. Не так давно здесь планировалась постройка крупного промышленного порта на озере Донузлав в западном Крыму. Проект строительства комплекса приблизительной стоимостью в 2,5 миллиардов евро предусматривал строительство порта с 12-ю терминалами, аэропорта, автодороги и железной дороги длиной 104 км. При этом, по заключению экспертов Крымской академии наук, потери биологических и рекреационных ресурсов региона могли составить свыше восьми миллиардов долларов. Утраченные же перспективы курортного комплекса подсчитать невозможно. На фото: в районе порта. - Съемка 25 февраля 2007 года. Евпатория, Автономная республика Крым. /ЛН/

На грузопассажирском комплексе принимают автопаромные типа «ро-ро» и пассажирские суда. Имеется ТИР-паркинг.

На грузовом районе в Донузлаве перегружают песок, который добывают в Донузлавском озере с помощью рефулерных барж. Предполагаемые запасы песка до 8 млн куб. м.

Железнодорожной ветки к порту нет. Ближайшая железнодорожная станция находится в 4 км от порта.

Проектируемый причал предназначен для перегрузки сыпучих строительных грузов и обслуживания сухогрузов.

Глубина проектируемого причала равна 13 м, длина – 260м.

Причал рассчитан на категорию нагрузки – 0.

РАЗДЕЛ II

Описание естественных условий

Район строительства расположен в зоне умеренно-континентального Среднегодовая температура воздуха составляет плюс 8,8С. Максимальная- плюс 38,6С, минимальная – минус 29,5С.

В году преобладают ветры СВ(15,24%) и В(20,83%) направления. Ветры со скоростью 1 – 14 м/с наблюдаются в 41,04% случаев, со скоростью более 15 м/с - в 2,15% случаев. Повторяемость штилей составляет 9,85%. Максимальная скорость ветра (более 20м/с) наблюдались при штормах восточного направления.

Средняя годовая сумма осадков составляет 450 мм. В среднем, в году наблюдается 12 дней с грозой, 51 день с туманом и 12 дней с метелями. Среднее количество дней со снежным покровом – 54, высота которого не более 10 см в декаду.

Средний многолетний уровень моря имеет отметку минус 0,35 м в Балтийской системе. В 99,9% случаев в году уровень моря не спускается ниже отметки минус 1,25 м в Балтийской системе.

Средняя толщина льда составляет 45 см. Максимальная толщина ледяного покрова, обеспеченная на 1%, достигает 85 см.

Геологические условия

1 слой основания:

Грунт ?, т/м

?,

c, кПа I

Песок пылеватый 1 27 4 -

2 слой основания:

Грунт ?, т/м

?,

c, кПа I

Супесь 0,9 17 13 0,5

РАЗДЕЛ III

Описание конструкции сооружения

Проектируемый причал представляет собой в конструктивном отношении экранированный больверк.

Экранированный больверк- это больверк, имеющий экран из свай для уменьшения активного давления грунта на лицевую стенку. Экранированные больверки применяют для глубоководных причалов.

Экранированный больверк состоит из следующих конструктивных элементов:

• Лицевая стенка из металлошпунта

• Анкерная стенка из металлошпунта

• Экран из свай-оболочек диметром 1,2 м

• Анкерные тяги из круглой стали

• Распределительные пояса лицевой и анкерной стенок из двух швеллеров

• Болты крепления распределительных поясов

• Монолитная ж/б надстройка

• Сборные облицовочные плиты

• Песчаная засыпка территории причала

• Отбойные приспособления

• Швартовые тумбы

• Покрытие причала

Анкерная стенка выполняется из металлошпунта, ширина которого кратна ширине шпунта лицевой стенки. Марка шпунта и его длина определяется расчётом. Анкерная стенка воспринимает усилие, передаваемое анкерными тягами.

Экран из свай оболочек диаметром 1,2 м. Экранирующие сваи воспринимают на себя часть распорного давления. Благодаря вовлечению в работу грунта, расположенного между лицевой стенкой и свайными рядами, суммарный момент уменьшается на 30-35%. Степень разгрузки лицевой стенки увеличивается с возрастанием жесткости экранирующего свайного ряда. Используя экранирующие сваи повышенной жёсткости, можно возводить сооружения из лёгких металлических шпунтов, роль которых сводится к грунтонепроницаемости стенки. Обычно шаг экранирующих свай вдоль кордона не превышает расстояния в свету между этими сваями и лицевой стенки.

Анкерные тяги служат опорой верхнего конца тонкой вертикальной стенки. Анкерные тяги одним своим концом крепятся к лицевой стенке, а другим- к анкерной стенке. Анкерные тяги изготавливаются из круглой стали диаметром 30-100 мм. Диаметр и длина тяги определяются расчётом. Шаг анкерных тяг принимается кратным ширине шпунта сваи: при одно-болтовом соединении шаг свай равен четырём ширинам свай 1=4В, где В - ширина шпунта сваи. Тяги собираются из отдельных звеньев длинной 6-9 м, которые соединяются сваркой с помощью круговых накладок. Концы тяг имеют резьбу для закрепления болтами на лицевой и анкерной стенке.

Тяги обязательно защищаются от коррозии: обкладываются битумом по грунтовке из железного сурика. Затем обмывают двумя слоями бинта из грубого полотна. Возможны и другие виды гидроизоляции.

Балка распределительного пояса или анкерный пояс изготавливается из двух швеллеров, номера которых определяются расчётом. Она служит для равномерного распределения изгибающего момента от стенки между тягами. Тяги проходят между швеллерами в отверстия в лицевой стенке и закрепляются гайками на фасадной стороне стенки. Балка распределительного пояса соединяется с лицевой с помощью болтов.

Монолитная ж/б надстройка служит для защиты шпунта от коррозии в зоне переменного уровня воды (отметка от +0,1м до –2м). Надстройка выполняется монолитной. Разрезается на секции длиной 20-30м, имеет уширение – тумбовый массив в местах установки швартовых тумб. Размеры ж/б надстройки принимаются конструктивно.

Облицовочные сборные ж/б плиты защищают от разрушения ж/б надстройку и служат опалубкой для неё. Плиты имеют выпуски арматуры по торцам и с тыловой стороны для соединения с надстройкой и соседними плитами.

Отбойные приспособления предназначены для защиты корпуса судна и причала от повреждений при подходе и стоянке судна у причала. При помощи отбойных приспособлений обеспечивается минимальное расстояние(30 см) между судном и конструктивными элементами сооружения. Принимаю тип отбойных приспособлений: амортизаторы D= 400 мм, d= 200 мм, l= 2000 мм.

Швартовые тумбы представляют собой пустотелые чугунные или стальные отливки, заполняемые после установки бетоном. Ж/б тумбы применяются редко.

Покрытие причала принимаю из ж/б. плит толщиной 15 см.

РАЗДЕЛ IV

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчёт нагрузки от судов

1.1. Определяем коэффициент неравномерности ветрового давления ? по таблице.

L

25 50 100 200

? 1 0,8 0,65 0,5

?=0,47

1.2. Определяем площадь боковой поверхности надводной парусности (силуэта) судна A .

Тип судна Сухогруз Грузопассажирский

Танкер Рыбопромышленный

? 0,1 0,12 0,1 0,11

A =?L = 0,1 250 =6250 м , где

1.3. Определяем поперечную составляющую ветрового давления W .

W =73,6 10 A v ?=0,000736 6250 20 0,47=864,8 кН

1.4. Определяем длину прямолинейного участка борта у сухогрузного судна.

l =0,35 250=87,5 м

1.5. Определяем нагрузку на причал от пришвартованного судна.

q=1,1 Q / l =1,1 864,8/87,5=10,87 кН/м

1.6. Определяем нормальную составляющую швартовой нагрузки S .

L

<50 м 150 м 250 м >300 м

n 2 4 6 8

S = Q /n=864,8/6=144,1 кН

1.7. Определяем полное швартовое усилие, приходящееся на одну тумбу.

S= S /(sin?cos?)=144,1/(sin30cos20)=144,1/0,47=306,6 кН

Суда Положение тумбы на причальном сооружении Углы наклона швартова

? ?

Судно с грузом Судно порожнее

Морские На кордоне 30? 20? 40?

В тылу 40? 10? 20?

Речные пассажирские и грузопассажирские На кордоне 45? 0? 0?

Речные грузовые То же 35? 0? 0?

1.8. По значению S подбираю тип тумбы.

Подбираю ТСО - 40

4.2 Расчёт крановой нагрузки

Дано:

Кран – К350 (8 колёс)

Р = 262,5 кН

Р = 145 кН

Р и Р определяются по таблице

Наименование параметра К-250 (4 колеса) К-350 (6 колёс) К-350 (8 колёс) КП

Длина тележки вдоль причала l, м 2,1 3,4 5 7,6

Р , кН

250 350 262,5 450

Р , кН

137,5 195 145 248,5

Р, кН 1000 2100 2100 3600

Шаг подкрановых свай вдоль причала l= 3м.

Определить: нагрузку на сваю от двух сближенных кранов.

1. Вычерчиваем расчётную схему.

2. Строим линию влияния – графическое изображение динамической нагрузки.

3. Определяем ординаты линии влияния из подобия треугольников:

a = 0,5 м

а = 1,15 м

а = 1,95 м

а = 2,6 м

у = = = 0,17

у = = = 0,38

у = = = 0,65

у = = = 0,87

4. Определяем крановую нагрузку на сваю как реакцию опоры R .

R = Р (1+2у +2у +2у +2у )= 262,5(1+2 0,17+2 0,38+2 0,65+2 0,87)= 262,5 5,14= 1349,3 кН

5. Расчёт крановой сваи. Цель расчета – задавшись размерами поперечного сечения сваи определить длину сваи l.

Дано: призматическая свая сечением 40 40 см.

Геологические условия: 1слой – песчаная засыпка территории причала до отметки дна h=13 м:

? = 1,69 т/м ; ? = 1,05 т/м ;

2 слой (1 слой основания) – песок пылеватый до отметки до отметки 2 слоя основания h=18,30 м:

? = 1 т/м ; I = -

3 слой (2 слой основания) – суглинок:

? = 0,9 т/м ; I = 0,5

Нагрузка на сваю R = 1349,3 кН

Определение длины сваи l выполняется исходя из несущей способности сваи по грунту, которая определяется по формуле:

F =? (? R A+u?? f h ), где

? - коэффициент условий работы сваи в грунте, равен 1;

? - коэффициент условий работы сваи под нижним концом, равен 1;

? - коэффициент условий сваи по боковой поверхности, равен 1(при погружении дизельмолотом)

u – периметр сечения сваи; u= 0,4 4= 1,6 м;

А – площадь поперечного сечения сваи; А= 0,4 0,4= 0,16 м;

R - расчётное сопротивление сваи под нижним концом;

Дальнейший расчёт выполняется в форме таблицы:

№ h ,м z ,м

I

f

f h u

d ,м

R , кПа R A

F = R A+u?f h

1 2 2 - 42 134,4 3 3100 496 630,4

2 2 4 - 53 169,6 5 3400 544 848

3 2 6 - 58 185,6 7 3700 592 1081,2

4 2 8 - 62 198,4 9 3900 624 1312

5 2 10 - 65 208 11 4100 656 1552

Принимаю длину сваи l= 10 м, так как F = 1552 кН ? R = 1349,3 кН.

6. Корректировка длины свай экрана. Так для выполнения роли подкрановых свай сваям экрана достаточно иметь длину l= 10 м, то можно укоротить экран, используя графический способ (см. миллиметровку).

4.3 Построение экранирующей плоскости

Вычерчиваю поперечный разрез конструкции и план свайного основания. Из точек K и M наружного контура свай в плане проводим прямые KN и MN под углом внутреннего угла трения грунта основания ? =(? +? )/2. Экранирующую плоскость CD проводим на расстоянии с/3 от плоскости свай.

Из точки С проводим плоскость обрушения под углом ? и определяем положении точки 3 (высоты экранирующего действия свай). Считаем, что выше точки 3

экранирующего влияния сваи не оказывают, поэтому эпюру строим обычным способом, с учётом действия эксплуатационных нагрузок q, характеристик грунтов и влияния ростверка. Ниже точки 3 сваи оказывают экранирующее действие. Величина давления не изменяется по глубине, оставаясь равной давлению в точке кроме точек, где происходит смена грунтов.

4.4 Графо-аналитический расчёт гибкого больверка

4.1. Вычерчиваем схему стенки в масштабе 1:100. На схеме показываем характеристики грунтов и коэффициенты ? .

4.2. Подсчитываем ординаты активного и пассивного давления грунта по формулам:

Активного давления: ? =(q +?? gh )? -С ? , где

q - величина распределённой нагрузки на поверхности причала, передающаяся на лицевую стенку по плоскости обрушения. Зависит от категории нагрузки, кПа.

Таблица нагрузок

Категория эксплуатационных нагрузок Нагрузка от перегружателей и портальных кранов Нагрузка от складируемых грузов

Прикордонные краны и перегружатели Ж.д. составы Безрельсовый транспорт В прикордонной зоне В перех. Зоне В(q )

Зона Г, q

A(0,5q )

Б(q )

0 К – 350 140 Н – 300 20 40 120 200

I К – 350 140 Н – 300 20 40 60 100

II К – 250 140 Н – 300 15 30 40 60

III – – Н – 100 7,5 15 20 20

?? gh - суммарное вертикальное давление от слоёв грунта, лежащих выше i-той точки, для которой подсчитывается давление, кПа.

? , ? - коэффициенты горизонтальных составляющих активного давления грунта и от сил сцепления. Определяются в зависимости от угла ? .

? = 0,5q ? =20 0,25=5 кПа

? = (0,5q +? gh )? =(20+1,69 9,81 1,8)0,25=12,5 кПа

? `= ? gh ? =1,69 9,81 1,8 0,25=7,5 кПа

? = ? g(h + h ) ? =1,69 9,81(1,8+0,7)0,25=10,4 кПа

? = ? +? gh ? =10,4+1,05 9,81 5,4 0,25=24,3 кПа

? = ? =24,3 кПа

? `= ( ? g(h + h )+ ? gh )? - C ? =(1,69 9,81(1,8+0,7)+ 1,05 9,81 5,4)0,33 - 4 1,07 = 27,73 кПа

? = ? `= 27,73 кПа

? `= ( ? g(h + h )+ ? gh )? - C ? =(1,69 9,81(1,8+0,7) +1,05 9,81 5,4)0,5-13 1,34= 31,1 кПа

? = ? `= 31,1 кПа

Пассивного давления: ? = ?? gh ? +С ? , где

?? gh - вертикальное давление от слоёв грунта, расположенных выше рассматриваемого сечения со стороны акватории, кПа.

? , ? - коэффициенты горизонтальных составляющих пассивного давления грунта, а также пассивного давления грунта от сил сцепления.

? = С ? =4 6,12= 24,5 кПа

? = ? +? gh ? = 24,5+1 9,81 5,3 4,55= 261,1 кПа

? `= ? gh ? + С ? = 1 9,81 5,3 2,42+13 3,77= 174,8 кПа

? = ? `+? gh ? = 174,8+0,9 9,81 10,2 2,42= 392,7 кПа

4.3. Определяем ординаты суммарной эпюры. При построении суммарной эпюры давления грунта в соответствующих сечениях по высоте стенки от большей ординаты отнимают меньшую ординату и откладывают со стороны большей ординаты давления:

?? = ? ` - ? = 27,73 - 24,5= 3,23 кПа

?? = ? - ? = 261,1 – 27,73= 233,37 кПа

?? `= ? ` - ? `= 174,8 – 31,1= 143,7 кПа

?? = ? - ? = 392,7 – 31,1= 361,6 кПа

4.4. Суммарную эпюру давления грунта разбиваю по высоте на отдельные участки высотой 0,5…1,5 метра и подсчитываю равнодействующие отдельных участков эпюр, численно равные площадям этих эпюр.

E = 1= 7 кН

E = 0,8= 8,6 кН

E = 0,7= 6,3 Кн

E = 1,5= 18,3 кН

E = 1,5= 24,3 кН

E = 1,5= 30 кН

E = 0,9= 20,8 кН

E = 1,5= 33,2 кН

E = 1,5= 26,6 кН

E = 1,5= 20,3 кН

E = 1,5= 13,9 кН

E = 0,6= 3 кН

E = 0,5= 2,3 кН

E = 0,5= 1,9 кН

E = = 0,2 кН

E = = 5,5 кН

E = 1,5= 84 кН

E = 1,5= 185,3 кН

E = 0,7= 121,1 кН

E = 1= 211,4 кН

E = 1,5= 238,3 кН

E = 1,5= 285 кН

E = 1,5= 333 кН

E = 1,5= 381 кН

E = 1,5= 429,8 кН

E = 1,5= 493,5 кН

E = 1,2= 430 кН

E = 216,7 кН

E = 3197,9 кН

4. Строю схему сил, действующих на стенку, для чего силы располагаю на уровне центров тяжести соответствующих участков эпюр. При этом силы активного давления грунта направлены в сторону акватории, а силы пассивного давления (пассивного отпора грунта) в сторону берега.

5. Строим силовой многоугольник. При его построении задаюсь масштабом сил 1см=15 кН.

При построении силового многоугольника откладываю в принятом масштабе сил одну активную силу за другой, начиная с первой, а затем в обратном направлении все пассивные силы. При этом пассивные силы отодвигаю по уровню от активных сил на 1см вниз, для удобства чтения рисунка. Затем выбираю полюс 0, который располагается примерно по середине всех активных сил, и полюс соединяю с началом и концом каждой активной силы. Для пассивных сил устанавливается полюс 0`, смещённый от полюса 0 на расстояние равное расстоянию между активными и пассивными силами, т.е. на 1см вниз.

Все лучи и силы нумеруются. Первый луч обозначается нулевым. Тогда луч 1 соединит полюс 0 с концом первой силы, луч 2 – с концом второй и т.д.

Луч, соединяющий начало последней активной с полюсом 0, и луч, соединяющий начало первой пассивной силы с полюсом 0` – это один и тот же луч и обозначаются они одним и тем же номером (они параллельны). Этот луч раздвоился, потому что мы искусственно раздвоили силы и полюс для удобства выполнения графической работы.

Величина полюсного расстояния ?=7см 15кН.

6. Затем строю верёвочную кривую. Для этого проводятся прямые параллельно наклонным лучам силового многоугольника до пересечения с линиями действия соответствующих сил. При этом прямая, параллельная нулевому лучу, пересекает линию действия первой силы; прямая, параллельная первому лучу, проходит от первой силы до пересечения с линией действия второй силы и т.д. Прямые верёвочной кривой могут быть также пронумерованы.

7. Определение глубины погружения стенки. Для определения глубины погружения стенки следует провести замыкающий луч верёвочной кривой. Замыкающий луч проводят из точки А (точка крепления анкера на верёвочной кривой) так, чтобы максимальная ордината нижней части кривой Y была равна или на 5…10% меньше максимальной ординаты эпюры в пролётной части стенки Y . Точка пересечения замыкающего луча с верёвочной кривой соответствует расчётной глубине погружения стенки t и находится на уровне низа стенки. Как правило, точка Б не совпадает с низом стенки, так как первоначально заглубление стенки было принято произвольным.

t = 4,8 м

Глубина погружения гибкой стенки t не является окончательной. Для обеспечения полного защемления шпунта в грунте необходимо к расчётной глубине t прибавить дополнительную глубину погружения ?t. Величину ?t определяют по формуле:

?t= , где

Е` - равнодействующая обратного пассивного отпора грунта на глубине t . Для её определения необходимо из полюса 0 провести луч параллельно замыкающему лучу верёвочной кривой до пересечения с активными силами силового многоугольника. Тогда расстояние от точки пересечения до силы, которая соответствует последнему лучу веревочной кривой, принятое с учётом масштаба сил, определит величину силы Е` .

(q +?? gh ) – вертикальное давление от временной эксплуатационной нагрузки на поверхности причала и от собственного веса грунта, определённое для глубины t со стороны активного давления грунта, кПа.

? g t – вертикальное давление от собственного веса грунта, определенное со стороны пассивного отпора грунта, кПа.

? , ? , ? , ? - коэффициенты горизонтальных составляющих активного и пассивного давления грунта, а также активного и пассивного давления грунта от сил сцепления определяют в зависимости от угла внутреннего трения ? и принимают такими же, как и в основном расчёте лицевой стенки.

?t= = = = = 0,12 м

Тогда расчетная глубина погружения лицевой стенки при полном её защемлении из условия работы сооружения определится по формуле:

t=t + ?t= 4,8+0,12= 4,92 м

8. Определяем моменты, действующие в лицевой стенке и подбираем шпунт.

а) определяем нормативный изгибающий момент:

M =Y ?=, где

Y =y , из верёвочной кривой. Равно y = 3,7 м

? – полюсное расстояние, из силового многоугольника.

M =3,7 105= 388,5 кНм

б) определяем расчётный изгибающий момент в стенке:

M =? ? ? ? M =, где

? , ? , ? , - коэффициенты надёжности. По назначению сооружения ? принимаю равным ? =1,15 (III класс капитальности); по нагрузке ? =1,25 (при расчёте морских причальных сооружений); сочетания нагрузок ? = 1,0.

? - дополнительный коэффициент условий работы ? =1.

M =1,15 1,25 1 0,95 388,5= 530,5 кНм

в) определяем требуемый момент сопротивления шпунта:

W = =, где

R - расчётное сопротивление стали, равное R =215 МПа.

? =1

W = = 0,0025 м = 2500 см

Подбираю по сортаменту шпунт AU-26; W=2580 см > W =2500 см

9. Расчёт анкерной тяги

Анкерная тяга работает на растяжение. Для определения диаметра анкерной тяги необходимо определить усилие, приходящееся на одну тягу по формуле:

R` =m m (R +E )l , где

m - коэффициент, учитывающий волновое воздействие, равный 0,85.

m - коэффициент, учитывающий перераспределение давления на лицевую стенку, а также неравномерность натяжения анкерных тяг. Равен 1,5 (для стенок без предварительного натяжения анкерных тяг).

l - шаг анкерных тяг вдоль причала. Равен 4В= 3 м. В= 750 мм= 0,75 м.

E = ; S - нормальную составляющую швартовой нагрузки от одной тумбы;

l – длина секции, равна 20 м.

R` =0,85 1,5(117+ )3= 540,2 кНм

Определяем требуемый диаметр анкерной тяги.

d =1,13 = 1,13 = 1,13 = 0,07 м= 7 см

Полученный по формуле диаметр тяги в см округляю до целых:

d = 7 см

Принимаю тягу диметром d=7 см

4.5 Расчёт балки распределительного пояса и болтов крепления

1. Балки распределительного пояса работают по схеме многопролётных неразрезных балок. Опорами для балки являются места крепления анкерной тяги, а сосредоточенная нагрузка Р прилагается в местах крепления болтами.

а) Определяем нормативный изгибающий момент в пролёте балки:

M=0,08m R l = 0,08 1,5 117 3 = 126,36 кНм

б) Определяем расчётный изгибающий момент балки:

М = ? ? ? ? М= 1,15 1,25 1 0,95 126,36= 172,56 кНм

в) Определяем требуемый момент сопротивления:

W = = = 0,0008 м = 800 см

Подбираю по сортаменту 2[№ W=2 см > W = 800 см ]

2. Расчёт болтового крепления балок распределительного пояса.

Болты крепления балок работают на растяжение.

а) Определяем нормативное усилие растяжения в болте:

Р=0,5m R l = 0,5 1,5 117 3= 263,3 кНм

б) Определяем расчётное усилие в балке:

Р = ? ? ? ? Р= 1,15 1,25 1 0,95 263,3= 359,6 кНм

в) Определяем требуемый диаметр болта по внутреннему диаметру резьбы:

d =1,13 = 1,13 = 0,045м= 45 мм

4.6 Графо-аналитический расчёт анкерной стенки

Анкерная стенка рассчитывается для самого неблагоприятного случая – это когда стенка находится между зонами В, Г и нагрузка в зоне В отсутствует.

1. Вычерчиваем расчётную схему анкерной стенки в масштабе 1:100, принимая отметку верха стенки выше точки крепления анкера, но ниже поверхности причала не менее чем на 0,5 м, нагрузку на причале принимаем q справа, начиная её с точки, полученной в результате проведения плоскости обрушения от верхней точки. Длину анкерной стенки предварительно назначаем до отметки –6 м.

2. Подсчитываем ординаты активного и пассивного давления грунта на стенку в точках 1, 2, 3 При этом коэффициенты ? и ? можно взять из расчёта лицевой стенки, а коэффициенты ? и ? определяются по таблице для ?=0,333?:

Активное давление

? = (q +? gh )? = (200+1,69 9,81 0,5)0,25= 52,1 кПа

? = (q +? g(h +h )= (200+1,69 9,81(0,5+2))0,25= 60,4 кПа

? = (q +? g(h +h )+ ? gh )= (200+1,69 9,81(0,5+2)+1,05 9,81 6)0,25= 75,8 кПа

Пассивное давление

? = ? gh ? = 1,69 9,81 0,5 4,95= 41 кПа

? = ? g(h +h )? = 1,69 9,81(0,5+2)4,95= 205,2 кПа

? = ? g(h +h )+ ? gh )? =(1,69 9,81(0,5+2)+1,05 9,81 6)4,95=510,9 кПа

3. Определяем ординаты суммарной эпюры. При построении суммарной эпюры давления грунта в соответствующих сечениях по высоте стенки от большей ординаты отнимают меньшую ординату и откладывают со стороны большей ординаты давления:

?? = ? - ? = 52,1 - 41= 11,1 кПа

?? = ? - ? = 205,2 - 60,4= 144,8 кПа

?? = ? - ? = 510,9 – 75,8= 435,1 кПа

4. Суммарную эпюру давления грунта разбиваю по высоте на отдельные участки высотой 0,5…1 метра и подсчитываю равнодействующие отдельных участков эпюр, численно равные площадям этих эпюр:

E = = 43,8 кН

Е = 0,7= 81,3 кН

Е = 1= 168,7 кН

Е = 1= 216,3 кН

Е = 1= 266,3 кН

Е = 1= 316,3 кН

Е = 1= 363,8 кН

Е = 1= 411,3 кН

5. Строю схему сил, действующих на стенку, для чего силы располагаю на уровне центров тяжести соответствующих участков эпюр. При этом силы активного давления грунта направлены в сторону акватории, а силы пассивного давления (пассивного отпора грунта) в сторону берега.

6. Строим силовой многоугольник. При его построении задаюсь масштабом сил 1см= 50 кН

7. Затем строю верёвочную кривую.

8. Определение глубины погружения стенки. Для определения глубины погружения стенки следует провести замыкающий луч верёвочной кривой. Замыкающий луч проводят из точки А (точка крепления анкера на верёвочной кривой). При этом из точки А проводят два замыкающих луча.

Для проведения луча I надо сначала от начала первой сил на силовом многоугольнике отложить величину усилия в анкерной тяге R (получена из расчёта лицевой стенки причала). Через точку, соответствующую величине усилия R проводят луч I, а затем из точки А на верёвочной кривой проводят луч I , параллельный лучу I силового многоугольника.

Отсекаемая лучом ордината на верёвочной кривой необходима для определения величины момента, возникающего в стенке на 1 метр по длине причала.

Расчётную глубину погружения стенки t определяют путём проведения из точки А верёвочной кривой луча II. Для этого на силовом многоугольнике от начала первой силы откладывают в принятом масштабе величину усилия в анкерной тяге, умноженную на дополнительный коэффициент условий работы ? =1,5 (для тяг без предварительного напряжения). Через точку, соответствующую этому отрезку, проводят луч II, а затем на верёвочной кривой проводят луч II, параллельный лучу II силового многоугольника. Точка С пересечения луча II с последним лучом верёвочной кривой должна соответствовать низу стенки.

Полную высоту стенки определяют по формуле:

t=t +t +?t, где

t - высота анкерной стенки от анкера до верха стенки, м;

t - высота стенки, полученная из графоаналитического расчёта (от анкера до точки пересечения замыкающего луча II с верёвочной кривой);

?t – дополнительная глубина погружения стенки, необходимая для её защемления в грунте, определяемая по формуле в зависимости от величины E` (обратный пассивный отпор, определяемый по силовому многоугольнику, как расстояние от усилия ? R до конца силы, соответствующей № луча верёвочной кривой в точке С).

?t= , где

? - коэффициент безопасности, равный 0,8.

?t= = = = = = = = = 0,14 м

Определяю полную высоту анкерной стенки:

t=t +t +?t=0,9+2,8+0,14= 3,84 м

9. Определяем максимальный нормативный изгибающий момент в анкерной стенке:

M =Y ?= 0,3 250= 75 кНм

10. Определяем расчётный изгибающий момент в анкерной стенке:

М = ? ? ? ? М= 1,15 1,25 1 0,95 75= 102,4 кНм

11. Определяем требуемый момент сопротивления сечения шпунта:

W = = = 0,00048 м = 480 см

12. По сортаменту подбираю профиль шпунта, у которого ширина В будет равна или кратна ширине шпунта лицевой стенки:

AU-14; W= 1410 см > W = 480 см ; B= 750 мм

13. Определение расстояния от лицевой стенки до анкерной стенки. Данный расчёт выполняется двумя способами: графически (методом построения плоскостей) и аналитически (вычисляется по формуле).

Описание графического способа. Расстояние между лицевой стенкой и анкерной определяется из условия, что плоскость обрушения грунта, проведённая от расчётной плоскости лицевой стенки из точки, соответствующей глубине t `(точка касания замыкающего луча верёвочной кривой нижнего перегиба верёвочной кривой) и плоскость обрушения, проведённая из точки, отстоящей из низа стенки на 2?t, пересекаются на поверхности причала.

Аналитический способ. Высота стенки определяется по формуле:

L = t ` tg(45?-? /2)+Н tg(45?-? /2)+t`(45?+ ? /2), где

t ` - расстояние от дна до точки касания замыкающего луча верёвочной кривой;

Н - расстояние от дна до поверхности территории причала;

? - угол внутреннего трения грунта основания;

? - угол внутреннего трения грунта засыпки;

t` - расстояние от поверхности территории причала до точки, выше подошвы анкерной стенки на 2?t.

L = 4,8 tg? +15,5 tg? +4 tg62?= 4,8 tg31,5?+15,5 tg28?+4 tg62?= 4,8 0,61+15,5 0,534 1,88= 2,928+8,215+7,52= 18,66 м

4.7 Расчёт общей устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения

Целью данного расчёта является проверка условия устойчивости сооружения на сдвиг по круглоцилиндрической плоскости скольжения.

1. Определяем положение центра О кривой скольжения. Для этого определяем относительные координаты центра вращения Х и У по таблице:

Относительные координаты центра вращения

Х У

0 0,5 0,25 0,26

0 1,0 0,33 0,41

0,5 0,5 0,31 0,35

0,5 1,0 0,41 0,53

1,0 0,5 0,34 0,39

1,0 1,0 0,44 0,57

Для этого определяем значение дробей и , где

?h= h ( -1)+ ); h - высота слоя над водой, равна 2,5 м;

? и ? - плотность грунта над водой и под водой соответственно;

g – ускорение свободного падения;

? – средняя плотность грунта под водой;

H – высота стенки от дна до линии кордона;

t – расстояние между дном и самой нижней точкой кривой скольжения;

?h=2,5( - 1)+ = 2,95 м

= = 0,2? 0

= = 0,3? 0,5

х= 0,25

у= 0,26

2. Определяем абсолютные координаты центра О:

хН= 0,25 15,5= 3,9

уН= 0,26 15,5= 4,03

Откладываем полученные координаты от линии кордона. хН – вправо, уН – вверх.

3. Из центра О проводим кривую скольжения через характерную точку (самая нижняя тыловая точка сооружения).

Определяем радиус кривой R= 24,8 м

4. Определяем наиболее невыгодное положение нагрузки на причал от складируемых грузов. Для этого из центра О проводим луч под углом ? до пересечения с кривой – получаем точку А, затем поднимаем вертикаль на поверхность причала – получаем точку Б.

Вывод: все нагрузки, которые находятся справа от точки Б учитываются в данном расчёте, а нагрузка слева от точки Б – не учитывается.

5. Массив грунта в пределах кривой скольжения разбиваем на полосы шириной b= = 2,5 м.

При чём нулевая полоса располагается симметрично относительно нулевого радиуса, а все последующие идут сначала справа, а потом слева.

6. Определяем вес каждой полосы с учётом нагрузки на причале и веса ж/б элементов. Расчёт ведётся на 1 м причала. Вес определяется по формуле:

G = ?? gh b 1+?q b 1+G , где

G - вес свай экрана или подкрановых свай на 1м стенки.

Вес свай экрана на 1м стенки:

S= - = - = 1,13-0,52= 0,63 м

V = S h = 0,63 2,5= 1,6 м

G = ? V g= 2,5 1,6 9,81= 39,2 кН

V = S h = 0,63 14= 8,8 м

G = ? V g= 1,5 8,8 9,81= 129,4 кН

G = G + G = 39,2+129,4= 168,6 кН

Вес подкрановых свай на 1м стенки:

S= a b= 0,4 0,4= 0,16 м

V = S h = 0,16 2,5= 0,4 м

G = ? V g= 0,4 2,5 9,81= 9,81 кН

V = S h = 0,16 7,5= 1,2 м

G = ? V g= 1,5 1,2 9,81= 17,7 кН

G = G + G = 9,81+17,17= 27,5 кН

G = ? gh b 1= 1,0 9,81 5,2 2,5 1= 127,5 кН

G = ? gh b 1= 1,0 9,81 5 2,5 1= 122,6 кН

G =(? gh `b +? gh `b +? gh ``b ) 1=(1,69 9,81 2,5 2,5+1,05 9,81 13 2,5+1,0 9,81 4,6 2,5) 1= (103,6+334,8+112,8) 1= 551,2 кН

G =(? gh b +? gh `b +? gh ``b ) 1+G =(1,69 9,81 2,5 2,5+1,05 9,81 12,5 2,5+1,0 9,81 4,5 2,5) 1+168,6= 697,5 кН

G =(? gh b +? gh `b +? gh ``b ) 1=(1,69 9,81 2,5 2,5+1,05 9,81 12 2,5+1,0 9,81 4,1 2,5)= 513,2 кН

G =(? gh b +? gh `b +? gh ``b ) 1+q b 1=(1,69 9,81 2,5 2,5+1,05 9,81

11,5 2,5+1,0 9,81 3,4 2,5) 1+40 2,1 1= 567,1 кН

G =(? gh b +? gh `b +? gh ``b ) 1+q b 1=(1,69 9,81 2,5 2,5+1,05 9,81

11 2,5+1,0 9,81 2,3 2,5) 1+40 1,7 1= 511,3 кН

G =(? gh b +? gh `b +? gh ``b ) 1+G 1=(1,69 9,81 2,5 2,5+1,05 9,81 10,5 2,5+1,0 9,81 0,7 2,5) 1+27,5= 418,7 кН

G =(? gh b +? gh `b ) 1=(1,69 9,81 2,5 2,5+1,05 9,81 8,3 2,5) 1=317,3 кН

G =(? gh b +? gh `b ) 1=(1,69 9,81 2,5 2,5+1,05 9,81 4 2,5) 1= 206,6 кН

G =? gh b 1=(1,69 9,81 2,1 0,5+1,05 9,81 0,5) 1= 17,7 кН

G =? gh b 1=1,0 9,81 5 2,5 1= 122,6 кН

G =? gh b 1=1,0 9,81 4,6 2,5 1= 112,8 кН

G =? gh b 1=1,0 9,81 4 2,5 1= 98,1 кН

G =? gh b 1=1,0 9,81 3 2,5 1= 73,6 кН

G =? gh b 1=1,0 9,81 1,9 2,5 1= 46,6 кН

G =? gh b 1=1,0 9,81 0,6 0,7 1= 4,1 кН

7. Определяем сдвигающие и удерживающие силы в табличной форме:

№ b

sin?

cos?

tg?

G sin?

G cos? tg?

0 2,5 0 1 0,51 0 66,0

1 2,5 0,1 0,99 0,51 12,3 61,9

2 2,5 0,2 0,98 0,51 110,2 275,5

3 2,5 0,3 0,95 0,51 209,3 337,9

4 2,5 0,4 0,92 0,51 205,3 240,8

5 2,5 0,5 0,86 0,51 283,6 248,7

6 2,5 0,6 0,8 0,51 306,8 208,6

7 2,5 0,7 0,77 0,51 293,1 164,4

8 2,5 0,8 0,6 0,67 253,8 127,6

9 2,5 0,9 0,44 0,67 185,4 60,9

10 0,5 0,95 0,32 0,67 16,8 3,8

11 2,5 -0,1 0,99 0,51 -12,3 61,9

12 2,5 -0,2 0,98 0,51 -22,6 56,4

13 2,5 -0,3 0,95 0,51 -29,4 47,5

14 2,5 -0,4 0,92 0,51 -29,4 34,5

15 2,5 -0,5 0,86 0,51 -23,3 20,4

16 0,7 -0,6 0,8 0,51 -2,5 1,7

?=1757,1 ?=2018,5

8. Определяем нормативные моменты сдвигающих сил:

M = R?G sin? = 24,8 1757,1= 43576,1 кНм

9. Определяем нормативные моменты удерживающих сил:

М = R(?G cos? tg? +C l );

l = = = 36,8 м

М = 24,8(2018,5+4 36,8)= 53709,4 кНм

10. Находим расчётные моменты:

М = ? ? ? ? M = 1,15 1,25 1 0,95 43576,1= 59508,6 кНм

М = ? М = 1,15 53709,4= 61765,8 кН

11. Проверяем условие М ? М :

М = 59508,6< М = 61765,8

Вывод: условие выполняется; устойчивость больверка по круглоцилиндрической плоскости скольжения обеспечена.

Литература:

А.П. Мандриков: “Примеры расчёта металлических конструкций”

Ю.А. Фортученко: “Портовые гидротехнические сооружения”

В.Н. Удовиченко: “Морские и речные гидротехнические сооружения”

Ю.А. Фортученко: методические указания “Расчёт причальных сооружений типа “больверк” с анкеровкой в одном уровне”