Причальна споруда

Реферат: Причальна споруда містить лицьову шпунтову стінку, зворотну ґрунтову засипку позаду стінки та розташовані в засипці поза призмою зрушення ґрунту засипки анкерні тяги з анкерними опорами. Для підвищення несучої здатності конструкції анкерні опори виконані гребінчастими у вигляді закріплених упродовж жорсткого сердечника анкерних плит. При цьому відстань між суміжними анкерними плитами така, що більш близька до лицьової стінки плита не перетинає меж призми випирання ґрунту поперед більш віддаленою від лицьової стінки плитою. UA 105067 C2 (12) UA 105067 C2 UA 105067 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галуззю застосування винаходу є воднотранспортна галузь. Запропоноване рішення передбачає його застосування як при створенні нових причальних споруд, так і при реконструкції вже існуючих причальних набережних. Відома причальна споруда, що містить шпунтовий ряд, заанкерований за допомогою анкерних пристроїв, що розміщені на різних висотних рівнях; причому кожний анкерний пристрій складається з анкерної тяги та анкерної плити [1]. Недоліком такої споруди є велика матеріаломісткість анкерних пристроїв та незручність монтажу таких пристроїв на різних висотних рівнях. Найближчим аналогом винаходу є причальна споруда, що містить лицьову шпунтову стінку, зворотну ґрунтову засипку позаду стінки та розташовані в засипці поза призмою зрушення ґрунту анкерні тяги з анкерними опорами, причому останні зв'язують стінку одним чи двома анкерними тягами з однією анкерною плитою [2]. Таке рішення спрощує технологію монтажу споруди та скорочує терміни її зведення. Недоліком такої споруди є значна матеріаломісткість, тому що при великих анкерних зусиллях висота анкерних плит значно зростає. Відповідно точка кріплення анкерної тяги до плити, яка розташована в зоні центру тяжіння епюри відпору ґрунту, опиняється під водою. У таких випадках доводиться кріпити анкери до плит за допомогою водолазів, що веде до ускладнення і удорожчення робіт. Слід відмітити також незручність, що викликана необхідністю ведення монтажу анкерних плит у траншеї для забезпечення її стійкості, а також використанням жорсткої траверси для забезпечення стійкості усього анкерного пристрою на стадії монтажу. Зазвичай споруди такого типу проектують і зводять таким чином, щоб довжина анкерної тяги була мінімальною, а несуча здатність анкерного пристрою - максимальною. Це досягається за рахунок того, що довжину анкерної тяги La (Фіг. 1) визначають як суму горизонтальних проекцій основи призми зрушення ґрунту позаду лицьової стінки L1 та основи призми випирання ґрунту з переду анкерної опори L2. Характерним недоліком для цього типу причальних набережних є те, що зона ґрунту III між згаданими вище призмами зрушення (зона І) та випирання ґрунту (зона II), що знаходиться у природному напруженому стані (стан спокою), не використовується для участі в роботі по забезпеченню стійкості і несучої здатності споруди. Реакцію ґрунту (відпір) перед анкерною плитою звичайно відображують епюрою відпору ґрунту (позиція 7 на фіг. 1). В основу винаходу поставлено задачу створення причальної споруди, яка завдяки тому, що анкерні опори виконані гребінчастими у вигляді закріплених упродовж жорсткого сердечника в обумовленому положенні анкерних плит забезпечує меншу матеріаломісткість (при тій же несучій здатності, що у відомих технічних рішеннях). З іншого боку запропонована будова може забезпечити вищу несучу здатність конструкції (при тій же матеріаломісткості, що у відомих технічних рішень), за рахунок чого покращуються експлуатаційні показники причальної споруди. Поставлена задача вирішується тим, що причальна споруда, що містить лицьову стінку, зворотну ґрунтову засипку позаду стінки та розташовані в засипці поза призмою зрушення ґрунту засипці анкерні тяги з анкерними опорами, згідно з винаходом, анкерні опори виконані гребінчастими у вигляді закріплених упродовж жорсткого сердечника анкерних плит, причому відстань між суміжними анкерними плитами така, що більш близька до лицьової стінки плита не перетинає меж призми випирання ґрунту поперед більш віддаленою від лицьової стінки плитою. На фіг.1 зображено відому споруду по найближчому аналогу з епюрою відпору ґрунту перед анкерною плитою; а на фіг.2-8 - ілюстрації до запропонованого технічного рішення, де: на фіг.2 - причальна споруда, в якої анкерна опора виконана з однаковою висотою плит; на фіг.3 - причальна споруда, в якої анкерна опора виконана з різною висотою плит; на фіг.4 - причальна споруда, вякої анкерна опора виконана з нахилом плит; на фіг.5 - причальна споруда з епюрами відпору ґрунту перед анкерними плитами в гребінці; на фіг.6 - графіки залежності несучої здатності "гребінки" (Е) від кількості плит (n) при верхньому, середньому та нижньому положенні "гребінки"; на фіг.7 - залежності висоти (h) анкерних плит "гребінки" від глибини (Т) їх розміщення; на фіг.8 - залежності висоти (h) анкерних плит "гребінки" від їх кількості (n). Причальна споруда (фіг. 2) включає лицьову стінку, виконану з металевих шпунтових паль 1, розташованих в напрямку вздовж споруди, зворотну ґрунтову засипку 2, анкерну тягу 3 та анкерну опору. Анкерна опора виконана гребінчастою у вигляді закріплених упродовж жорсткого сердечника 4 в обумовленому положенні анкерних плит 5. Причальна споруда може бути змонтована та працює таким чином. Металеві шпунтові палі 1, заглиблюють в ґрунт основи методом "замок в замок" в напрямку вздовж осі споруди. Стінку анкеруть стальними тягами 3, що прикріплюють до розподільного поясу і анкерних опор. Запропоноване рішення передбачає три можливі типи гребінчастих анкерних опор: анкерна опора з однаковою висотою плит (фіг.2), анкерна опора з різною 1 UA 105067 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 висотою плит (фіг 3.), анкерна опора з нахилом плит (фіг.4), де а - поперечний перетин причальної споруди; б - план на рівні анкерних тяг; в - вузол анкерної опори. Монтаж анкерних тяг 3 виконують на попередньо відсипаний і ущільнений ґрунт зворотної засипки 2. Анкерну тягу 3 кріплять до металевого сердечника 4 за допомогою зварювання у стик. Анкерні плити 5 для кріплення сердечника 4 мають отвори. Сердечник кріплять до плит за допомогою закладних деталей. Пазуху засипають в такій послідовності, щоб ґрунт засипки 2 не навантажував шпунтовий ряд 1 до відсипання ґрунту перед анкерними опорами. Після анкерування шпунтового ряду 1 і виконання зворотної піщаної засипки 2, шпунт омонолічують зверху залізобетонним збірно-монолітним оголовком 6. Шпунтова стінка 1 працює під впливом розпірного тиску ґрунту засипки 2, як балочна плита, верхній кінець якої шарнірно закріплений до анкерного пристрою, а нижній затиснений в ґрунт. Стінка 1, переміщення верхнього кінця якої обмежено анкерним пристроєм, під тиском ґрунту засипки 2 прогинається і прагне обернутися навколо точки кріплення до неї анкерної тяги 3. Цьому перешкоджає опір ґрунту дна, розташованого перед стінкою. Анкерна тяга 3 передає зусилля від тиску ґрунту на анкерну опору, що виконана у вигляді "гребінки". Зусилля сприймається одночасно усіма плитами "гребінки" 5. Це забезпечує збільшення несучої здатності при таких самих витратах матеріалу на виготовлення плит, що у відомих технічних рішень (тобто покращуються експлуатаційні показники споруди). З іншого боку запропонована будова може забезпечити зменшення витрат матеріалу при тій же несучій здатності, що у відомих технічних рішень (тобто покращити економічні показники конструкції). Реакцію ґрунту (відпір) перед анкерними плитами в "гребінці" відображено епюрами відпору ґрунту (позиція 7 на фіг. 5). Залежно від кількості плит в гребінці та їх розмірів сумарний відпір ґрунту перед ними може бути таким самим чи перебільшувати відпір перед плитами в відомих традиційних рішеннях (зокрема більш близька до лицьової стінки анкерна плита гребінки може використовувати відпірну здатність ґрунту в зоні III, див. фіг. 5). Приклад з розрахунку підтверджує описані висновки. Визначимо оптимальне положення плит "гребінки" за висотою та виконаємо розрахунок залежності несучої здатності від матеріаломісткості. Вихідні дані: Причальна споруда з типовою глибиною води біля споруди 9,75 м виконана з металевого шпунту коритного профілю. Анкерна плита згідно з відомим традиційним рішенням (найближчим аналогом) виконана з залізобетону, має висоту h=3 м та заглиблена на відстань Т=2 м від поверхні причалу. За стінкою відсипаний пісок середньої крупності з кутом внутрішнього тертя 3 φ=30° та питомою вагою γ п=20кН/м . Використовуючи основні залежності закону Кулона знаходимо розрахункове значення рівнодійної сили пасивного тиску ґрунту (відпір ґрунту) для однієї анкерної плити по конструкції найближчого аналога ЕОП = 63 кН (на 1 м впродовж причалу). Обчислимо анкерну несучу здатність причальної споруди, що запропонована, залежно від кількості плит у "гребінці", їх розміру (тобто висоти h кожної плити) та розміщення за глибиною у ґрунті засипки відносно конструкції найближчого аналога. Розглянемо три положення запропонованого анкерного пристрою за глибиною: у верхній третині відомої анкерної плити згідно з найближчим аналогом (верхнє положення), у середній третині відомої анкерної плити згідно з найближчим аналогом (середнє положення) та у нижній третині відомої анкерної плити згідно з найближчим аналогом (нижнє положення). Результати розрахунку зведені у табл.1. 45 Таблиця 1 верхнє положення Несуча Несуча Кількість Висота h здатність здатність Е плит n у однієї однієї плити плит у "гребінці» плити, м ЕОП згідно з "гребінці", найближчим кН аналогом, кН 1 3 63 63 2 1,5 24,75 49,5 3 1 15 45 6 0,5 6,75 40,5 середнє положення Несуча Несуча здатність здатність Е однієї плити плит у ЕОП згідно з "гребінці", найближчим кН аналогом, кН 63 63 31,5 63 21 63 10,5 63 2 нижнє положення Несуча Несуча здатність здатність Е однієї плити плит у ЕОП згідно з "гребінці", найближчим кН аналогом, кН 63 63 38,25 76,5 27 81 14,25 85,5 UA 105067 C2 5 Побудуємо графіки залежності несучої здатності "гребінки" (Е) від кількості плит (n) для трьох розглянутих положень плит за глибиною (фіг.6). Таким чином, найбільш привабливим є розміщення плит "гребінки" у нижньому положенні, коли спостерігається значне збільшення несучої здатності при таких самих витратах матеріалу. Розрахуємо залежності висоти (h) однієї плити "гребінки" від заглиблення відносно поверхні ґрунту засипки (Т) та висоти (h) однієї плити "гребінки" від кількості плит n. Результати розрахунків заносимо в порівняльну табл. 2 та відобразимо на графіках (фіг.7, 8). Таблиця 2 Т, м 2 3,5 4 4,5 10 15 20 25 n 1 2 3 6 Е1,кН 63 76,5 81 85,5 h1, м 3 1,5 1 0,5 Е2, кН 63 63 63 63 h2, м 3 1,133141 0,694254 0,320436 У табл.2 Е1, h1 - значення несучої здатності та висоти плит "гребінки" відповідно при однакових витратах матеріалу на виготовлення анкерних опор у найближчому аналогу та у запропонованому рішенні, а Е2, h2 - значення несучої здатності та висоти плит "гребінки" відповідно при зменшенні витрат матеріалу по запропонованому рішенню (при такий самій несучій здатності у найближчому аналогу та у запропонованому рішенні). Таким чином, як ми бачимо із прикладу розрахунку, при однаковій потребі в матеріалі (тобто при однаковій сумарній висоті плит "гребінки" та висоті однієї плити по найближчому аналогу, що складає 3 м) несуча здатність Е1 запропонованого рішення значно більша та зростає з глибиною розташування анкерного пристрою. З іншого боку, при такий самій несучій здатності відомої споруди (за найближчим аналогом) та запропонованого технічного рішення Е2=63 кН, потреба в матеріалі плит "гребінки" зменшується: замість однієї плити висотою h1=3 м можливо використовувати 2 плити висотою h2=1,13 м кожна або 3 плити висотою h2=0,69 м кожна, або 4 плити висотою h2=0,32 м кожна. Джерела інформації: 1. А.Я. Будин, Г.А. Демина "Набережные". Справочное пособие. М.: "Стройиздат", 1979. - С. 34. 2. В.Б. Гуревич. Речные портовые гидротехнические сооружения. М.: "Транспорт", 1969. - С. 56. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 Причальна споруда, що містить лицьову шпунтову стінку, зворотну ґрунтову засипку позаду стінки та розташовані в засипці поза призмою зрушення ґрунту засипки анкерні тяги з анкерними опорами, яка відрізняється тим, що анкерні опори виконані гребінчастими у вигляді закріплених упродовж жорсткого сердечника анкерних плит, причому відстань між суміжними анкерними плитами така, що більш близька до лицьової стінки плита не перетинає меж призми випирання ґрунту поперед більш віддаленою від лицьової стінки плитою. 3 UA 105067 C2 4 UA 105067 C2 5 UA 105067 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6