Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Мореходний колледж технического флота ОНМА

Специальность «Строительство гидротехнических сооружений»

«Утверждено»

Заместитель начальника колледжа

по учебной работе

____________Малай Э.Ф.

«___»_______2013

Методические указания

для выполнения расчетно-графической работы №7

«Графоаналитический расчет заанкерованного больверка из металллошпунта»

по дисциплине «Гидротехнические сооружения»

Автор – преподаватель высшей категории, методист Панова І.М.

Одобрено цикловой комисией специальности СГС, протокол №7 от 15.02.13

Одесса -2013 г

1

Тема занятия – Графо-аналитический расчет причального сооружения типа заанкерованный больверк из металлошпунта.

Время проведения – 14 часов.

Цель занятия – Научить курсантов выполнять расчет больверка и использовать полученные знания в курсовом и дипломном проектировании

Исходные данные

( приложение 1)

• Категория нагрузки

• Глубина причала

• Наименование, мощность и характеристики грунтов основания

• Отметка анкера

Рекомендуемая последовательность расчета

1. Вычерчивают расчетную схему больверка в масштабе 1:100 с указанием характеристик и отметок песчаной засыпки (принимают самостоятельно) и грунтов основания, изображают нагрузку на причале. В первом приближении принимают глубину погружения лицевой стенки равной голубине причала.

2. Определяют коэффициенты горизонтальной составляющей активного λ_а, λ_ас и пасивного λ_р, λ_рс давления грунта по таблицам №1, №2 (приложение 2)

3. Определяют углы обрушения для всех слоев грунта, включая засыпку по формуле

β = 45 - φ/2 (1)

По полученным углам строят плоскости обрушения из точек перехода нагрузок на причале.

4. На стенке больверка показывают точки, в которых будет определяться активное и пассивное давление грунта. Такими точками являються точки перехода грунта и точки перехода нагрузки по построенным плоскостям обрушения. Точки нумеруют: 0,1, 2, 3, 4 и т.д.(приложение 3).

5. Между указанными точками определяют расстояние (можно графически) и показывают на размерной линии слева от стенки обозначая расстояние буквами h_1, h_2, h₃

6. Подсчитывают активное давление грунта в указанных точках по формуле (2)

σ _ai= (q_і + Σρ_igh_i)λ_a - c_i λ_ac (кПа) ₍₂₎

где і – это номер точки, в которой определяется давление,

q_і – нагрузка от складируемых грузов, действующая в данной точке (кПа)

ρ_i - плотность грунта (т/м³)

h_i – толщина слоя грунта (м)

с_і – сцепление грунта в данной точке (кПа).

Подсчитывают пассивное давление грунта по формуле (3) только в точках, которые лежат ниже отметки дна включительно

σ _pi= ρ_igh_iλ_pi + c_i λ_pci (кПа) ₍₃₎

Важная информация - в точках перехода грунтов активное и пассивное давление нужно считать дважды – сначала с коэффициентами выше лежащего слоя, затем - с ниже лежащего слоя; в точках перехода нагрузки дважды считается только активное давление

7. В принятом масштабе 1 см - …кПа строять эпюры активного и пасивного давления грунта, причем масштаб этих эпюр должен быть одинаковым.

8. Подсчитывают суммарную эпюру по принципу суммирования положительных и отрицательных чисел: из большего отнимают меньшее и откладывают со стороны большего. В точках, где по два активних и пассивных давления, сначала суммируют давление без штрихов, затем - со штрихами. В точках, где два активних и одно пассивное – суммируют большее из активных и единственное пассивное.

9. Строят суммарную епюру в том же масштабе, что и активное и пассивное давление, причем до дна суммарная эпюра повторяет эпюру активного давления.

10. Разбивают суммарную эпюру на участки высотой 0.5-1.5 м (на чертеже показывют эти высоты) и подсчитывают для каждого участка равнодействующие Е_а (кН) и Е_р (кН), численно равные площади этих участков эпюры.

11. Выполняют первую проверку устойчивости лицевой стенки. Для этого суммируют все активные силы E_a и все пассивные силы E_p. Проверяют условие

E_a ≤ E_p. (4)

Если условие не выполняется, то нужно углубить стенку и досчитать соотвественно эпюры и равнодействующие.

12. Показывают на суммарной эпюре все равнодействующие силы, прикладывая их в центре тяжести соответствующих участков эпюр (допускается в трапециях силы прикладывать на уровне середины высоты трапеции). Причем все силы активного давления направляют в сторону акватории, а пассивного давления - в сторону берега.

13. Строят силовой многоугольник в масштабе (1 см-10 кН, 20 кН, 30 кН и т.д.). Для этого, начиная с точки 0 влево в принятом масштабе откладывают все активные силы, затем на расстоянии 1 см вниз и вправо откладывают пассивные силы (можно не все, последняя должна выйти за пределы 0 точки). Посредине всех активних сил выбирают полюс О на расстоянии 7 см от линии сил и соединяют лучами все точки активних сил с полюсом О. При этом номер точки соответствует номеру луча. На расстоянии 1 см ниже от полюса О выбирают полюс О₁ и соединяют с ним все точки пассивных сил.

14. Строят веревочную кривую. Для этого лучи с силового многоугольника параллельно и последовательно переносят до пересчения с линиями действия соответствующих равнодействующих. При этом 0 - луч паралельно переносим до пересечения с линей действия сила Е_а1, 1 луч до пересечения с линией Е_а2 и так далее переносят все активные и пассивные силы.

15. Проводят замыкающий луч из точки крепления анкера А таким образом, чтобы он отсекал в верхей и нижней части кривой одинаковые ординаты у₁ и у₂ (допускается у₁ ≥ у₂ на 5-10%). При этом точка Б - пересечения луча с кривой соответствует расчетной глубине погружения лицевой стенки t₀ (м).

16. Определяют дополнительную глубину погружения стенки по приближенной формуле (5)

∆t= 0.1t₀ (м) (5)

17. Определяют полную глубину погружения стенки

t= t₀ +∆t (м) (6)

18. Определяют максимальный нормативный изгибающий момент в лицевой стенке

M=y_max*η (кНм) (7)

где y_max = y₁ (м)– максимальная ордината на веревочной кривой;

η – полюсное расстояние, которое равно 7 см, умноженное на масштаб сил из силового многоугольника

19. Определяют максимальный расчетный изгибающий момент в лицевой стенке

M_І= γ_n* γ_f* γ_lc* γ_ca * M (кНм) (8)

γ_n =1.15 – коэффициент надежности по назначению для глубины причала до 20 м

γ_f =1.25 – коэффициент надежности по нагрузке

γ_lc =1.0 – коэффициент сочетания нагрузок

γ_ca =0.95 - дополнительный коэффициент условия работы.

20. Определяют требуемый момент сопротивления сечения шпунта

W_тр.=М_І/(R_yγ_c) (м3 переводим в см3) (9)

R_y – расчетное сопротивление стали Ст3сп, R_y=215МПа=215000кПа

γ_c = 1 – коэффициент условия работы.

21. По сортаменту подбирают марку шпунта, у которой момент сопротивления сечения на 1 метр шпунтовой стенки больше требуемого момента сопротивления (приложение 4).