3.2. Указания по расчету оснований и конструкций

• Элементы конструкций ВВСУ и их основания должны быть рассчитаны на силовые и другие воздействия по методу предельных состояний по общим методикам строительной механики. При этом необходимо учитывать особенности временного использования конструкций и специфические, часто ограниченные, возможности изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций в условиях строительной площадки. При расчетах ВВСУ в отличие от расчета основных конструкций используют приближенные расчетные схемы и предпосылки.

При проектировании ВВСУ исходят из того, что предельными являются недопустимые состояния, при наступлении которых конструкция (отдельные элементы) или основание перестает удовлетворять требованиям, предъявляемым к ним процессом производства строительно-монтажных работ, для осуществления которых проектируется данная конкретная конструкция.

Предельные состояния подразделяются на две группы:

• первая группа (первое предельное состояние) – по непригодности к использованию элементов ВВСУ вследствие потери несущей способности или по необходимости прекращения использования как при сохранении несущей способности, так и при появлении возможности исчерпания последней;

• вторая группа (второе предельное состояние) – по появлению чрезмерных деформаций, которые могут затруднить нормальное исполь­зование вспомогательных конструкций.

Предельное состояние вызывается в первой группе:

• потерей устойчивости положения, плавучести и остойчивости;

• общей потерей устойчивости формы;

• местной потерей устойчивости формы, приводящей к потере несущей способности;

• хрупким, вязким или иного характера разрушением, в том числе с превышением временного сопротивления разрыву, сдвигом или выпиранием грунта в основании;

• текучестью, обмятием или другими чрезмерными деформациями материала (при наличии площадки текучести);

• чрезмерными сдвигами во фрикционных соединениях;

• местной потерей устойчивости формы, приводящей к чрезмерным деформациям, но не к потере несущей способности;

• чрезмерными упругими деформациями, которые могут оказать недопустимое влияние на форму или несущую способность возводимых капитальных сооружений.

Во второй группе предельные состояния вызываются упругими или остаточными перемещениями (прогибы, выгибы, осадки, смещения, крены, углы поворота и колебания).

• В зависимости от климатических, геологических, гидрологических усло­вий и способов производства работ кроме расчетов на силовые воздействия, в необходимых случаях должны быть выполнены и другие расчеты:

  • общих и местных размывов у оснований временных опор и ограждений, допускается предусматривать конструктивные меры, исключающие или снижающие вероятность размывов (обсыпки опор камнем, тюфяки и т. д.);

  • фильтрационные расчеты для определения мощности водоотливных средств в огражденных котлованах;

  • теплотехнические расчеты опалубок, тепляков и других способов выдерживания бетона в зимних условиях;

  • тяговых усилий и установок для перемещения собираемых конструкций.

• По первому предельному состоянию расчет конструкций производится на расчетные нагрузки, определяемые как произведения нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке , динамики 1 +  и на коэффициенты сочетаний п_с ( – по СНиП 2.05.03-84*) [2]. Величины коэффициентов приведены в разд. 4.

  • По второму предельному состоянию расчеты конструкций и их оснований производятся на нормативные нагрузки и воздействия.

  • При расчетах ВВСУ нагрузки должны приниматься в наиболее неблагоприятных, возможных на отдельных этапах производства работ, положениях и сочетаниях для отдельных элементов и конструкций вспомогательных устройств и их оснований в целом. Положения и сочетания нагрузок устанавливаются при проектировании различных ВВСУ с учетом рекомендаций, приведенных в подразд. 4.2.

При расчете ВВСУ на ледовые воздействия и карчеход сочетания нагрузок должны приниматься с учетом состояния сооружений при их пропуске и, как правило, для нерабочего состояния (строительно-монтаж­ные работы с использованием указанных ВВСУ в период пропуска ледохода и карчехода не ведутся).

При расчетах ВВСУ сейсмические воздействия на вспомогательные сооружения и устройства не учитываются.

• При расчетах на прочность ограждений котлованов нормативные характеристики грунтов ( – угол внутреннего трения,  – объемный вес, c – удельное сцепление) принимаются согласно прил. 8.

• Расчетные сопротивления материалов при расчетах на прочность и устойчивость ВВСУ следует принимать для деревянных конструкций по главе СНиП ll-25-80, для бетонных и железобетонных конструкций по главе СНиП 2.03.01-84* и для стальных конструкций по главе СНиП ll-23-81* (с учетом изменений и дополнений к СНиП 2.01.07-85 раздел 10).

• Проектирование вспомогательных элементов, работающих на стадии монтажа совместно с основной конструкцией (соединительные элементы между пролетными строениями, аванбеки, шпренгели, приемные консоли, обстройка постоянных опор, анкеровка пролетных строений на постоянных опорах), производят по требованиям СНиП 2.05.03-84*.

• При ремонтах (реконструкции) элементов моста под движением следует руководствоваться требованиями СНиП 2.05.03-84*. Проектирование вспомогательных элементов при совместной их работе с основными конструкциями моста или при усилении основных конструкций временными элементами следует использовать фактические значения физико-механических характеристик материалов основных элементов (прочность, модуль упругости, ползучесть и т.д.) с коэффициентами надежности по материалу . Нормативные значения характеристик грунтов устанавливают на основе данных инженерных изысканий с доверительной вероятностью  = 0,98 по несущей способности и  = 0,9 по деформациям.

При этом степень ответственности сооружения и его народнохозяйственную значимость, определяемую материальным и социальным ущербом при нарушении работоспособности конструкций, следует учитывать путем умножения нагрузочного эффекта (усилия, напряжения, деформации) на коэффициент надежности по ответственности (назначению) .

Коэффициент принимается при расчетах в стадии строительства равным 1,0, а при расчете конструкций под движением, как при расчетах в стадии постоянной эксплуатации – от 1,1 до 1,4.

Примечание.

Примером необходимости использования фактических характеристик материалов является проектирование временных обустройств при ремонте (реконструкции) сталежелезобетонных пролетных строений под движением, когда применение временных опор изменяет проектную расчетную схему пролетного строения, временно частично выключаются из работы сжатые железобетонные плиты или напряжения в плите меняют знак на обратный.

Примером является также проектирование временных разгрузочных устройств при реконструкции существующих опор, когда необходимо использовать фактические характеристики и материала, и грунтов основания существующих опор.

• Расчетные сопротивления материалов (грунта) при расчетах на прочность и устойчивость ВВСУ в необходимых случаях должны приниматься с понижающими или повышающими коэффициентами

• условий работы m, учитывающими приближенность расчетных схем и принятых в расчете предпосылок, а также с понижающим независимо от значений m коэффициентом надежности , учитывающим степень ответственности и значимость последствий наступления тех или иных предельных состояний.

Коэффициенты условий работы и надежности для различных конструктивных элементов временных вспомогательных сооружений и устройств приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Коэффициенты условий работы и надежности

Наименование конструкций (конструктивных элементов) вспомогательных сооружений	( )	m
Стальные канаты подвесных средств подмащивания	7	–
Грузовые и тяговые стальные канаты, применяемые при подъеме, опускании и передвижках грузов и конструкций	4,5	–
Прочие несущие элементы подвесных средств подмащивания	1,3	–
Величина удерживающей силы конструкций, закрепленных силами трения (кроме конструкций подмостей для людей)	2	–
Шпунтовые ограждения на местности, покрытой водой	1,1	–
Пролетные строения подкрановых эстакад, элементы опор и прогонов пирсов (кроме фундаментов)	1,05	–
Закладные анкерные закрепления в бетоне (соединения стоек опор с ростверками)	1,5	–
Плавучие опоры из понтонов, балластируемых через донные отверстия	1,125	–
Плавучие опоры из барж, балластируемых с помощью насосов	1,20	–
Плашкоуты для копров и стреловых кранов	2	–
Плашкоуты для установки козловых кранов, а также для перевозки строительных конструкций и материалов	1,25	–
Деревянные элементы опалубки и тепляков, подвергающихся воздействию пара	–	0,8
Доски закладного крепления котлована	–	1,1
Элементы опалубки монолитных конструкций (кроме поддерживающих лесов)	–	1,15
Деревянные конструкции, расположенные под водой	–	0,9
Шпунтовые стенки (но не крепления):
кольцевые в плане	–	1,15
длиной менее 5 м с промежуточными ярусами распорных креплений	–	1,1

Примечания. 1. На коэффициенты k_н (_н) следует делить значения расчетных сопротивлений (удерживающих усилий), на коэффициенты m – умножать расчетные сопротивления. При расчетах плавучести на коэффициент надежности умножается расчетный вес судна.

2. Коэффициенты m, k_н (_н) должны применяться совместно с другими коэффициентами условий работы, приведенными в разд. 3–9 и соответствующих главах строительных норм и правил.

3. Коэффициенты m при расчете на устойчивость положения должны приниматься согласно требованиям (для шпунтовых ограждений) (разд. 6).

Порядок применения коэффициентов m, устанавливается приведенной таблицей и требованиями (разд. 4–9). В остальных, не оговоренных случаях m и принимаются равными 1.

• Устойчивость конструкций временных вспомогательных сооружений и устройств против опрокидывания следует рассчитывать по формуле

М_оп ≤ М_уд, (3.1)

где М_оп – момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкций; при опирании конструкции на отдельные опоры ось опрокидывания принимается проходящей через центры крайних свай, а при сплошном опирании – через крайнее нижнее ребро конструкции; М_уд – момент удерживающих сил относительно той же оси; т – коэффициент условий работы, принимаемый для конструкций, опирающихся на отдельные свайные опоры, 0,95; для массивных опор, ряжей и клеток – 0,9; для шпунтовых стенок – по разд. 6; k_н – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,0.

Все опрокидывающие силы принимаются с коэффициентами перегрузки больше единицы, а все удерживающие силы – с коэффициентами перегрузки, меньше единицы.

• Устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле

Т_сд ≤ Т_уд, (3.2)

где Т_сд – расчетная сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига (скольжения); Т_уд – расчетная удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил на то же направление; т – коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9; k_н – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.

Все сдвигающие силы принимают с коэффициентами перегрузки больше единицы, а все удерживающие силы – с коэффициентом перегрузки меньше единицы.

В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, следует принимать его активное давление. Силы трения в основании следует определять по значениям коэффициентов трения подошвы фундамента по грунту, согласно прил. 3.

• При расчетах устойчивости положения надземных конструкций значения сдвигающих (опрокидывающих) усилий определяются при зна­чениях коэффициентов перегрузки больше единицы, а удерживающих сил – при значениях коэффициентов перегрузки меньше единицы.

• Проверка плавучести производится по формуле

(3.3)

где – объемный вес воды, равный для пресной воды 1 тс/м³; – предельное водоизмещение судна, равное водоизмещению его при осадке, равной высоте борта по миделю, м³; – расчетный вес судна, т; k_н – коэффициент надежности, принимаемый по табл. 3.1.

Остойчивость плавучей системы обеспечивается при соблюдении следующих условий:

• положительного значения метацентрической высоты;

• недопущения входа кромки палубы в воду;

• недопущения выхода из воды днища (середины скулы).

Формулы расчета остойчивости плавучей системы приведены в подразд. 8.5.

• По второму предельному состоянию упругие деформации вспомогательных сооружений и устройств определяются от нормативных нагрузок без коэффициентов перегрузки и динамических коэффициентов.

В конструкциях с монтажными соединениями на обычных (невысокопрочных) болтах деформации определяют с учетом податливости соединений, для чего допускается увеличивать расчетный упругий прогиб на 30 %.

В конструкциях, в которых фланцевые стыки работают на растяжение, дополнительно учитываются деформации таких стыков и влияние их на общую деформацию конструкции.

Величины остаточных деформаций допускается принимать (на одно пересечение) в местах примыкания не более:

• дерева к дереву – 2 мм;

• дерева к металлу и бетону – 1 мм;

• металла к бетону – 0,5 мм;

• металла к металлу (в сжатых фланцевых стыках) – 0,2 мм.

Осадку плотно подбитых лежневых оснований следует принимать равной 10 мм и осадку песочниц, заполненных песком, – 5 мм.

• Назначаемые расчетные схемы конструкций и элементов вспомогательных сооружений и устройств должны соответствовать их проектным геометрическим схемам с учетом конструктивных решений для каждого этапа производства работ и порядка загружения конструкций и элементов. Строительный подъем и деформации под нагрузкой при назначении расчетной схемы допускается не учитывать.

Определение усилий в элементах конструкций производят в предположении упругой работы материала. При этом пространственную конструкцию допускается расчленять на отдельные плоские системы. В металлических конструкциях в необходимых случаях учитывается взаимное влияние плоскостных систем.