4. Расчеты элементов сухого дока.

Расчету подлежат следующие элементы сухого дока: стены, устои и днища камер и голов, их основания, конструкции насосных станций, подкрановые пути, каналы промэнерго-проводок, сопрягающие конструкции, системы наполне­ния — опорожнения, дренажные устройства и др. Целью расчетов этих элементов является определение их экономич­ных сечений, обеспечивающих эксплуатационную надежность в заданных природных условиях и силовых воздействиях.

Расчет конструкций и оснований сухих доков следует вы­полнять по предельным состояниям, под которыми подразу­мевается такое состояние, когда рассчитываемый элемент или основание теряет способность сопротивляться внешним воз­действиям либо получает недопустимые деформации.

Расчеты несущей способности оснований и устойчивости возводимых на них жестких элементов дока проводятся по схемам плоского и смешанного сдвига (с частью грунтового основания). Коэффициент запаса определяют как отношение значений проекций горизонтальных или вертикальных сил или их моментов относительно соответствующих центров, при которых рассматриваемый элемент дока приводится в состояние предельного равновесия, к значению соответствен­но проекций действующих горизонтальных или вертикаль­ных сил, или их моментов. Коэффициент запаса К₃ вычисля­ют по формуле

где Р — сумма вертикальных нагрузок в расчетной плоско­сти; — полное противодавление воды в расчетной плос­кости; ф — угол внутреннего трения грунта; Е„ — пассивное давление с выпором грунта со стороны камеры; Г_т, Г_д — го­ризонтальные составляющие других сил, действующих с со­ответствующих сторон; £, — расчетное давление грунта со стороны засыпки; В_с — проекция ширины подошвы фунда­мента на горизонтальную плоскость; с — удельная сила сцеп­ления; £_я — активное давление грунта на стену со стороны камеры.

При проверке устойчивости по наклонной плоскости скольжения в формулу (4.1) вводятся соответствующие триго­нометрические функции угла наклона плоскости скольжения к горизонту. Предельным равновесием сооружения и основа­ния считается такое, при котором на всей рассматриваемой поверхности скольжения соблюдается равенство

Нормированный коэффициент запаса должен соблюдаться в тех случаях, когда при строительстве дока в первую очередь возводят стены, а затем между ними вынимают грунт и бето­нируют днище.

В таких случаях стены часто выполняют в виде заанкеренного больверка или в виде высокого свайного ростверка (обычно с передним шпунтом). Наиболее распространенным методом расчета устойчивости таких сооружений является расчет по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения. При этом коэффициент запаса

Если сооружение расположено на скальном основании, то расчеты выполняют по схеме плоского сдвига с тем же нор­мированным коэффициентом запаса

К₃ = [Nf + Fc)/T,

где N — сумма проекций всех сил (включая противодавление) на нормаль к расчетной плоскости сдвига; F — расчетная площадь подошвы; Т — сумма проекций всех действующих на элемент активных сил на направление расчетной плоско­сти сдвига; f, с — расчетные параметры сопротивляемости сдвигу, характеризующие прочность контакта фундамента с основанием на срез.

В зависимости от вида пород основания и их состояния (трещиноватости, деформируемости) рекомендуется прини­мать f = 0,65*0,75; с = 200+400 кПа.

Расчет конструктивных элементов дока по прочности и выносливости выполняют по указаниям действующих норм в зависимости от вида материалов и характера действующих нагрузок.

Вычисление осадок и перемещений, т.е. расчет по дефор­мациям, производят при расположении элементов дока на нескальных грунтах. Целями такого расчета являются выявле­ние процесса протекания осадок во времени, определение общего вертикального перемещения элементов дока, оценка неравномерности осадок секций или их частей (при разрез­ной конструкции), кренов и сдвигов. На основе полученных в результате вычислений данных выбирают размеры фундамен­тов конструктивных элементов, конструкцию уплотнений швов, изменение их ширины по высоте при кренах элемен­тов, определяют значение строительного подъема, оценивают продолжительность осадок и изменение прочности грунта, а также нагрузки, воспринимаемые элементами конструкций и основаниями в различные периоды, устанавливают рацио­нальную последовательность производства работ отдельных видов.

Суммарная осадка фунтов основания под воздействием нагрузок, передаваемых сухим доком, складывается из упру­гой и остаточной ее частей (к последним относят, в частнос­ти, деформации уплотнения и набухания грунтов).

Наибольшее значение имеют осадки, обусловленные уп­лотнением толщи, поэтому их определение регламентируется нормативными документами. Весьма важным при этом явля­ется вопрос о назначении толщины сжимаемого слоя Н„ (так называемой активной зоны). Для сооружений с большой площадью опирания, к которым могут быть отнесены и су­хие доки, нижней границей сжимаемого слоя считается глу­бина, на которой напряжение от внешней нагрузки не пре­вышает половины значения напряжений от собственного веса грунта на этой глубине, т.е. соблюдается условие ; для фундаментов меньшей площади это условии принимается иным: .

В практике расчетов осадок сухих доков представляет ин­терес не только конечная стабилизированная осадка, но и прогнозирование осадок во времени. Последнее целесообраз­но при расположении сооружений на малопроницаемых гли­нистых грунтах, коэффициент консолидации которых не превышает

Набухание (разуплотнение) грунтов возникает в результате разгрузки основания (выемки грунта). Б большинстве случаев строительство сухих доков производят в заглубленном осу­шенном котловане, поэтому при выемке грунта основание разуплотняется как вследствие уменьшения нагрузки, так и в результате увеличения в нижележащей толще грунта градиен­тов восходящих фильтрационных потоков. Значение подъема дна котлована от разбухания зависит от свойств грунта, глу­бины выемки, времени его выдержки в открытом и осушен­ном состоянии и др. Расчеты разбухания рекомендуется выполнять так же, как и осадку уплотнения — методом послойного суммирования, принимая в пределах разуплотня­емой толщи значения коэффициентов пористости по ком­прессионным кривым, по ветви уплотнения после разуплот­нения, с изменением напряжений в зависимости от глубины котлована.