Пособие к СНиП 2.09.03-85 по проектированию отдельно стоящих опор и эстакад под технологические трубопроводы Часть 2

4.9. Нагрузка от веса отложений производственной пыли определяется только для трубопроводов и обслуживающих площадок, расположенных на расстоянии не более 100 м от источника выделения пыли и имеющих наклон не более 30°. Нормативная нагрузка принимается равной 1000 Па - для обслуживающих площадок и элементов пролетного строения - 450 Па - для трубопроводов их горизонтальной проекции.

Примечание: Если площадь просветов решетчатого настила обслуживающих площадок составляет не менее половины общей его площади, нагрузки от веса пыли не учитываются.

4.10. Нормативная вертикальная нагрузка от трубопроводов на траверсы опор и эстакад должна приниматься по сумме вертикальных нормативных нагрузок от всех трубопроводов.

4.11. При отсутствии уточненной раскладки трубопроводов нормативное значение интенсивности вертикальной нагрузки на единицу длины траверсы Р отдельно стоящих опор и эстакад следует определять по формуле

(1)

где q - нормативная вертикальная нагрузка от трубопроводов на 1 м длины трассы, кН;

а - шаг траверсы, м;

b - длина траверсы, м.

Распределение этой нагрузки по длине траверсы следует принимать по рис. 17.

Рис. 17. Распределение интенсивности вертикальной нагрузки на траверсы отдельно стоящих опор и эстакад под технологические трубопроводы

а - схема распределения нагрузки для одностоечных опор; б - схема распределения нагрузки для двухстоечных опор и эстакад

4.12. Распределение вертикальной нагрузки по поперечному сечению трассы для расчета колонн и фундаментов отдельно стоящих опор при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов принимается по рис. 18, а при расчете пролетных строений, колонн и фундаментов эстакад в соответствии с рис. 19.

Рис. 18. Распределение вертикальной нагрузки при расчете колонн и фундаментов промежуточных отдельно стоящих опор по поперечному сечению трассы

Q = pb - вертикальная нагрузка на опору или на соответствующий ярус опоры (р - значение интенсивности вертикальной нагрузки на единицу длины траверсы)

Рис. 19. Распределение вертикальной нагрузки по поперечному сечению трассы при расчете пролетных строений, колонн и фундаментов эстакад

1 - балка пролетного строения; 2 - траверса. При q£10 кН/м а=0,65; при q=10-30 кН/м а=0,6; при q>30 кН/м а=0,55. Состав нагрузки q указан в п. 4.4.

4.13. Распределение вертикальной нагрузки при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов для многоярусных отдельно стоящих опор и эстакад следует принимать, %:

в двухъярусных опорах и эстакадах, %:

на верхний ярус 60

на нижний ярус 40

в трехъярусных опорах и эстакадах:

на верхний ярус 40

на средний ярус 30

на нижний ярус 30

4.14. При использовании катковых опорных частей расчет траверс и колонн следует производить с учетом возможной эксцентричности приложения вертикальной нагрузки через каток вследствие его перемещения от первоначального положения за счет температурных воздействий трубопроводов. Величину эксцентриситета при этом следует определять расчетом, но, как правило, не более 100 мм (рис. 20).

Рис. 20. Наибольшая учитываемая величина эксцентриситета, создающегося вследствие перемещения катка за счет температурных воздействий от первоначального центрального положения

1 - трубопровод; 2 - опорная часть; 3 - каток; 4 - эксцентриситет не более 100 мм; 5 - траверса

4.15. В местах ответвлений и участках пересечения трасс несимметричность распределения вертикальной нагрузки должна быть учтена особо.

Горизонтальные технологические нагрузки от трубопроводов

4.16. Нормативная разность температур от технологических воздействий принимается равной разности между температурой стенки трубопровода в стадии эксплуатации и начальной температурой. Температура стенки трубопровода в стадии эксплуатации принимается равной максимальной температуре транспортируемого продукта по технологическому заданию. За начальную температуру принимается средняя температура наиболее холодной пятидневки, определяемая по СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология». Для трубопроводов, температура стенки которых при эксплуатации отрицательна (например, при транспортировании хладоносителей), за начальную температуру принимается среднемесячная температура самого жаркого месяца (обычно июль), определяемая по указанной главе СНиП.

4.17. Нормативное внутреннее давление в трубопроводах в стадии эксплуатации принимается равным рабочему давлению по технологическому заданию. Нормативное внутреннее давление при испытаниях трубопроводов принимается равным пробному давлению, которое устанавливается нормами проектирования трубопроводов различного назначения и правилами приемки этих трубопроводов в эксплуатацию.

4.18. Расчетная сила трения одного трубопровода по опоре определяется умножением расчетной вертикальной нагрузки от этого трубопровода на коэффициент трения, принимаемый равным в опорных частях «сталь по стали»:

в скользящих - 0,3;

в катковых - вдоль оси трубопровода - 0,1; не вдоль оси - 0,3;

в шариковых - 0,1;

в скользящих опорных частях «сталь по бетону» - 0,5;

в скользящих опорных частях «сталь по фторопласту» - 0,1.

4.19. При известной раскладке трубопроводов расчетная горизонтальная технологическая нагрузка на промежуточные отдельно стоящие опоры, действующая в местах подвижного опирания трубопроводов (на скользящих, катковых или шариковых опорных частях), должна определяться следующим образом:

а) при прокладке одного трубопровода горизонтальная технологическая нагрузка на траверсы, колонны и на фундаменты принимается равной расчетному значению соответствующей силы трения и считается приложенной в месте его опирания (применительно к тепловым водяным сетям вместо каждого отдельного трубопровода здесь и далее принимается одна система: подающий и обратный трубопроводы);

б) при прокладке от двух до четырех трубопроводов горизонтальная технологическая нагрузка на траверсы, колонны и фундаменты учитывается от двух наиболее неблагоприятно влияющих трубопроводов; величина каждой из горизонтальных нагрузок принимается равной расчетному значению соответствующей силы трения и считается приложенной в местах опирания трубопровода;

в) при прокладке более четырех трубопроводов по отдельно стоящим опорам, когда жесткость опоры не превышает 600 кН/см и распределение вертикальной нагрузки находится в пределах, указанных на рис. 18, расчетную горизонтальную нагрузку, передающуюся с траверсы на наиболее нагруженную колонну и фундамент, следует определять как произведение суммы расчетных значений сил трения от каждого трубопровода на коэффициент неодновременности, величина которого принимается по табл. 4 (при определении горизонтального усилия, действующего в уровне верхних граней двухъярусных опор, учитывается только то количество трубопроводов, которое опирается на траверсу второго яруса, а в уровне траверс нижнего яруса - по п. «г»).

г) при прокладке более четырех трубопроводов расчетная горизонтальная нагрузка на траверсы, а также колонны и фундаменты опор, к которым не могут быть применены условия п. «в», учитывается либо от двух трубопроводов, как и в п. «б», либо от всех трубопроводов, в последнем случае расчетная горизонтальная нагрузка от каждого трубопровода принимается равной произведению расчетного значения соответствующей силы трения на коэффициент, равный 0,5; распределение ее по поперечному сечению трассы принимается согласно рис. 23. Из двух найденных указанными способами нагрузок принимается неблагоприятная.

Таблица 4

Примечания: 1. При числе трубопроводов, большем 10, рассматриваемое усилие учитывается только от 10 наиболее неблагоприятных, а остальные не учитываются вовсе (считаются отсутствующими).

2. Рекомендуемые коэффициенты неодновременности не распространяются на случаи, когда на отдельно стоящих опорах находятся лишь неизолированные трубопроводы. В этом случае рассматриваемая нагрузка определяется от суммы сил трения всех неизолированных трубопроводов.

3. Здесь под жесткостью понимается горизонтальная сила (в кН), приложенная к верху опоры и вызывающая смещение на 1 см. При определении жесткости двухъярусных опор в уровне нижнего яруса принимается шарнирно-неподвижная связь.

4.20. Промежуточные отдельно стоящие опоры, расположенные под П-образными компенсаторами и на расстоянии не более 40d (d - внутренний диаметр наибольшего трубопровода) от угла поворота трубопровода (в частности, от П-образного компенсатора), при подвижном опирании трубопровода должны быть рассчитаны на горизонтальную нагрузку, направленную под углом к оси трассы. При этом расчетная величина нагрузки принимается равной силе трения от трубопроводов (см. п. 4.19), а угол ее направления a определяется по рис. 21.

Рис. 21. Направления горизонтальной нагрузки в местах подвижного опирания трубопроводов на отдельно стоящие опоры при нагревании трубопроводов

a=45° - в скользящих опорных частях, a=70° в катковых;

1 - анкерные опоры; 2 - промежуточные опоры

4.21. Расчетная горизонтальная нагрузка вдоль трассы на промежуточные отдельно стоящие опоры при шарнирно-неподвижном опирании на них трубопровода и защемления низа опоры, приложенная в местах неподвижного опирания трубопровода на траверсе опоры, определяется как для консольной балки, загруженной заданным, соответствующим расчетной температурной деформации смещением ее конца.

4.22. Расчетная горизонтальная нагрузка вдоль трассы на концевые анкерные отдельно стоящие опоры определяется исходя из усилий, действующих по одну сторону от анкерной опоры, и складывается из суммы:

а) усилий, возникающих в компенсаторах от всех прокладываемых трубопроводов (величины усилий, возникающих в компенсаторах или при самокомпенсации, следует определять исходя из расчетной разности температур, вызванной климатическими и технологическими воздействиями, и из величины расчетного внутреннего давления. Усилия в трубопроводах от компенсаторов принимаются на основании технологического задания);

б) расчетных горизонтальных нагрузок от промежуточных опор (см. п. 4.19), расположенных на участке трассы от оси компенсатора до анкерной опоры;

в) неуравновешенных соевых усилий, вызванных действием внутреннего давления на запорные устройства. Осевые усилия учитываются при установке компенсаторов, «разрезающих» трубопровод (сальниковых), или компенсаторов, «неспособных» сопротивляться растягивающим усилиям (линзовых, дисковых, волнистых осевых), и не учитываются при установке всех видов гнутых компенсаторов (П-образных, волнистых шарнирных и при самокомпенсации).

4.23. Расчетная горизонтальная нагрузка вдоль трассы на промежуточные анкерные отдельно стоящие опоры определяется как разность нагрузок, действующих в противоположных направлениях справа и слева от анкерной опоры: величина каждой из них определяется по п. 4.22. При этом меньшую (вычитаемую) нагрузку следует умножать на коэффициент 0,8 (при равенстве противоположно направленных нагрузок учитываемая в расчете нагрузка, следовательно, равняется 0,2 от всей нагрузки, действующих с одной стороны).

Примечания: 1. Горизонтальная нагрузка, действующая на анкерную опору, должна приниматься не менее аналогичной нагрузки, действующей на соседнюю промежуточную опору.

2. Для одно- и двухтрубных прокладок тепловых сетей вместо коэффициента 0,8 следует принимать коэффициент 0,7.

4.24. Расчетная горизонтальная нагрузка на эстакады при известной раскладке трубопроводов должна определяться следующим образом:

на траверсы с подвижным опиранием трубопроводов согласно п. 4.19, а, б, г;

на траверсы с неподвижным опиранием трубопроводов - как сумма расчетных нагрузок в неподвижных опорных частях трубопроводов;

на пролетные строения - как сумма сил опорных реакций траверс в местах опирания на пролетные строения;

из опоры температурного блока - как сумма расчетных горизонтальных сил, приходящихся на неподвижные опорные части трубопроводов блока.

4.25. Нормативное значение интенсивности горизонтальной технологической нагрузки при расчете траверс отдельно стоящих опор и эстакад при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов и ее распределение по длине траверсы следует принимать согласно рис. 22.

Рис. 22. Распределение интенсивности горизонтальной технологической нагрузки при расчете траверс отдельно стоящих опор и эстакад под технологические трубопроводы

а - схема распределения нагрузки для одностоечных опор; б - схема распределения нагрузки для двухстоечных опор. В с скобках приведены значения нагрузки при неподвижном опирании трубопроводов на траверсу эстакад. Состав р указан в п. 4.11

4.26. Нормативные горизонтальные технологические нагрузки для расчета колонн и фундаментов отдельно стоящих опор при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов следует принимать:

вдоль трассы на промежуточную опору согласно рис. 23;

вдоль трассы на анкерную промежуточную опору, поставленную в середине температурного блока:

(2)

вдоль трассы на концевую опору

(3)

поперек трассы от ответвлений трубопроводов на промежуточную опору - 1,5q, на концевую анкерную опору - 4q (где l - расстояние от неподвижного закрепления всех трубопроводов на анкерной опоре до конца температурного блока, м); q - нормативная вертикальная нагрузка от трубопроводов на 1 м длины трассы.

Промежуточные отдельно стоящие опоры, расположенные под П-образными компенсаторами и на расстоянии не более 20 м от угла поворота трубопровода должны быть рассчитаны на горизонтальную технологическую нагрузку, направленную под углом к оси трассы в соответствии с п. 4.20.

Рис. 23. Распределение горизонтальной нагрузки при расчете колонн и фундаментов промежуточных отдельно стоящих опор по поперечному сечению трассы

Q=pb - вертикальная нагрузка на опору или на соответствующий ярус опоры (р - значение интенсивности вертикальной нагрузки на единицу длины траверсы)

4.27. Нормативную горизонтальную технологическую нагрузку на эстакаду вдоль трассы при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов следует принимать: при расчете опор концевого (углового) температурного блока - 4q; при расчете опор промежуточного блока - 2q.

4.28. Нормативную горизонтальную технологическую нагрузку от каждого поперечного ответвления трубопроводов эстакад на опору, ближайшую к ответвлению, следует принимать в зависимости от вертикальной нагрузки q на основную трассу. При q<50 кН/м, q=50 - 100 кН/м, q>100 кН/м поперечная нагрузка от ответвлений трубопроводов принимается соответственно равной q, 0,8q, 0,5q.

4.29. Распределение горизонтальной нагрузки между ярусами для многоярусных отдельно стоящих опор и эстакад принимается в соответствии с распределением вертикальных нагрузок, указанных в п. 4.13.

4.30. При расчете пролетных строений эстакад при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов суммарная продольная нагрузка от трения трубопроводов в расчетном сечении определяется по формуле

(4)

где L_i - расстояние от расчетного сечения до ближайшего конца блока эстакады. Нагрузки на пролетные строения считаются приложенными в местах опирания траверс в уровне верхних граней балок (ферм).

Распределение продольной горизонтальной нагрузки по поперечному сечению трассы при расчете пролетных строений принимается по рис. 24.

Рис. 24. Распределение горизонтальной технологической нагрузки по поперечному сечению трассы при расчете пролетных строений эстакад

1 - балки пролетного строения; 2 траверсы. При q£10 кН/м g=0,1; при q=10-30 кН/м g=0,09; при q>30 кН/м g=0,08. Состав нагрузки q указан в п. 4.4.

Ветровая нагрузка

4.31. Нормативная ветровая нагрузка на 1 м² проекции элементов на вертикальную плоскость (независимо от высоты конструкции) определяется в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85, исходя из нормативного скоростного напора, и складывается из нагрузок на строительную конструкцию и трубопроводы. Аэродинамический коэффициент с принимается по табл. 5.

Таблица 5

4.32. Действие ветровой нагрузки учитывается только в направлении поперек трубопроводной трассы.

4.33. При отсутствии уточненной раскладки трубопроводов ветровая нагрузка определяется исходя из условий высоты ветровой полосы (табл. 5).

Сейсмическая нагрузка

4.34. Сейсмическую нагрузку следует определять в соответствии с требованиями СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах».

Сейсмические нагрузки принимаются действующими вертикально и горизонтально в продольном и поперечном направлениях трассы. Расчет конструкций в каждом из этих направлений производится раздельно.

Вертикальную сейсмическую нагрузку необходимо учитывать при расчете горизонтальных консольных конструкций и пролетных строений эстакад с пролетом 24 м и более.

Если разрушение конструкций отдельно стоящих опор и эстакад не связано с гибелью людей и значительными материальными потерями, то сейсмическое воздействие на рассматриваемые конструкции не учитываются.

4.35. Расчет отдельно стоящих опор и эстакад с учетом сейсмического воздействия производится по предельным состояниям первой группы. При этом помимо коэффициентов условий работы, принимаемых по соответствующим СНиПам, расчетные сопротивления материалов следует дополнительно умножать на коэффициент условий работы m_кр, принимаемый по СНиП II-7-81.

4.36. Расчетная сейсмическая нагрузка S в выбранном направлении определяется по формуле

(5)

где Q_к - вес сооружения, определяемый с учетом коэффициентов надежности по нагрузке и сочетаний (см. СНиП II-7-81). При этом все кратковременные нагрузки, а также вес всех трубопроводов на гибких подвесках не учитываются (при отсутствии уточненной раскладки трубопроводов расчетная вертикальная нагрузка принимается с коэффициентом сочетаний n_с=0,8); К₂- коэффициент, учитывающий конструктивное решение сооружений, принимается при определении нагрузок вдоль трассы 0,5, поперек - 1; А - коэффициент, значения которого следует принимать равным 0,1; 0,2; 0,4 соответственно для расчетной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов; b_i - коэффициент динамичности, принимаемый по СНиП II-7-81.

Горизонтальные нагрузки вдоль трассы

4.37. Сейсмическая нагрузка на опоры блока в продольном направлении определяется для участка трассы длиной L, равного расстоянию между осями соседних компенсаторов.

Расчетная сейсмическая нагрузка принимается действующей на высоте Н, определяемой в случае одноярусных конструкций - от верха фундамента до верхней грани траверсы; в случае двухъярусных и многоярусных конструкций от верха фундамента до середины между отметками верхних граней траверс верхнего и нижнего ярусов.

Вес сооружения Q_к определяется как сумма нагрузок, действующих на участке длиной L, от веса трубопроводов с изоляцией и транспортируемым продуктом, от веса строительных конструкций (пролетных строений, траверс, площадок) от ¹/₄ веса колонн.

4.38. Период основного тона собственных колебаний опор блока Т, с, определяется по формуле

(6)

где- перемещение всех опор блока (участка длиной L) на высоте Н₁ от единичной силы, приложенной на высоте Н (см/кН); d_j - перемещение j-той опоры эстакады (без учета пролетного строения) или j-той отдельно стоящей анкерной опоры на высоте Н₁ от единичной силы, приложенной на высоте Н, определяемое методами строительной механики; Н₁ - расстояние от верха фундамента опоры (в одно- и двухъярусных отдельно стоящих опорах - до верхнего обреза колонны первого яруса, в одно- и двухъярусных эстакадах - до верхней грани балок пролетного строения первого яруса; n - количество опор, входящих в участок длиной L (без учета опор под компенсаторы).

4.39. Между ярусами сейсмическая нагрузка распределяется: при известной раскладке трубопроводов пропорционально вертикальным нагрузкам, приходящимся на каждый ярус; при отсутствии уточненной раскладки - в соответствии с распределением вертикальных нагрузок, указанных в п. 4.13. Сейсмические нагрузки считаются приложенными в уровне верхних граней траверс.

4.40. Сейсмическая нагрузка S_j приходящаяся на j-тую опору эстакады или j-тую отдельно стоящую опору, определяется по формуле

(7)

В случае прокладки трубопроводов по эстакадам на сейсмическую нагрузку рассчитываются вне опоры блока эстакады. В случае прокладки трубопроводов по отдельно стоящим опорам на сейсмическую нагрузку S_j =S_ан рассчитываются только анкерные опоры.

4.41. Распределение сейсмической нагрузки вдоль траверс анкерных отдельно стоящих опор принимается по схемам загружения, приведенным на рис. 25. Расчетное значение интенсивности сейсмической нагрузки на 1 м длины траверс р_с определяется по формуле

где S_ан - расчетная сейсмическая нагрузка на анкерную опору (или на соответствующий ее ярус); b - длина траверсы, м.

Рис. 25. Распределение интенсивности сейсмической нагрузки при расчете траверс анкерных отдельно стоящих опор

Траверсы и пролетные строения эстакад на сейсмическую нагрузку не рассчитываются.

4.42. Распределение сейсмической нагрузки по поперечному сечению трассы: при расчете колонн и фундаментов отдельно стоящих опор принимается по рис. 26, при расчете колонн и фундаментов эстакад - по рис. 27.

Рис. 26. Распределение сейсмической нагрузки по поперечному сечению трассы при расчете колонн и фундаментов отдельно стоящих опор

Рис. 27. Распределение сейсмической нагрузки по поперечному сечению трассы при расчете колонн и фундаментов эстакад

При q£10 кН/м а=0,65; при q=10-30 кН/м а=0,6; при q>30 кН/м а=0,55. Состав нагрузки q указан в п. 4.4.

Горизонтальные нагрузки поперек трассы

4.43. Сейсмическая нагрузка в поперечном направлении определяется для участка трассы длиной L, равного расстоянию между соседними опорами эстакад или отдельно стоящими опорами.

Расчетная сейсмическая нагрузка S принимается приложенной на высоте Н и определяется по формуле (5). Вес Q_к определяется как сумма расчетных нагрузок (см. п. 4.36), действующих на участке длиной l, от веса трубопроводов с изоляцией и транспортируемым продуктом, от веса строительных конструкций (пролетных строений, траверс, площадок) от ¹/₄ веса колонн.

4.44. Период основного тона собственных колебаний Т определяется по формуле (6), в которой Q_к - вес, определяемый по п. 4.43; d=d_j - перемещение промежуточной опоры эстакады или промежуточной отдельно стоящей опоры на высоте Н₁ от единичной силы, приложенной на высоте Н, определяемое методами строительной механики.

4.45. Между ярусами сейсмическая нагрузка распределяется в соответствии с п. 4.39. Сейсмические нагрузки считаются приложенными в уровне верхних граней траверс. На сейсмические нагрузки рассчитываются все промежуточные и анкерные опоры эстакад и все отдельно стоящие опоры. Пролетные строения эстакад с пролетами менее 24 м на сейсмические нагрузки допускается не рассчитывать.

5. РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

5.1. Для расчета строительных конструкций отдельно стоящих опор и эстакад рекомендуется следующая последовательность:

выбор расчетной схемы;

предварительное назначение размеров конструкций;

определение нагрузок от собственного веса конструкций (ветровых, снеговых, технологических);

статические расчеты конструкций: траверс, пролетных строений, опор;

составление расчетных комбинаций усилий;

подбор сечений конструкций, расчет соединений сборных элементов, проверка жесткости и трещиностойкости;

расчет оснований фундаментов.

5.2. Расчеты строительных конструкций должны производиться в соответствии со СНиП 2.03.01-84 и СНиП II-23-81 с учетом требований настоящего раздела.

5.3. Расчет строительных конструкций отдельно стоящих опор и эстакад следует производить, как расчет плоских конструкций. При необходимости проведения уточненных расчетов и учета дополнительных факторов расчет отдельно стоящих опор и эстакад следует производить как пространственных систем с учетом их совместной работы с трубопроводами.

5.4. При прокладке трубопроводов на эстакаде горизонтальная нагрузка, направленная вдоль оси эстакады, от сил трения в подвижных частях трубопроводов воспринимается пролетным строением и при наличии анкерных опор на промежуточные опоры не передается. Расчет опор эстакад производят на действие разности температур от климатических воздействий, ветровую нагрузку, нагрузку от ответвлений трубопроводов, вертикальную нагрузку от собственного веса конструкций, трубопроводов и снега.

Примечания: 1. При длине железобетонных (комбинированных) конструкций температурных блоков эстакад 48 м и менее и стальных менее 100 м, а также всех типов эстакад с шарнирным опиранием колонн на фундамент воздействие температур от климатических воздействий допускается не учитывать.

2. Для эстакад с железобетонными опорами без анкерных опор к усилиям на опоры от действия разности температур от климатических воздействий должны быть добавлены усилия от горизонтальных технологических нагрузок, приходящиеся на температурный блок.

5.5. Величина горизонтального перемещения верха опор эстакад определяется по формуле

(8)

где D_t - расчетное изменение температуры конструкций, определяемое по СНиП 2.01.07-85, °С; a - коэффициент температурного расширения материала конструкции, принимаемый равным: a=10·10^-6 °С^-1 для железобетонных конструкций и a=12·10^-6 °С^-1 для стальных конструкций; у - расстояние от неподвижной точки продольной рамы, не смещающейся при температурных воздействиях, до рассматриваемой опоры эстакады (см. рис. 28).

Рис. 28. Расчетная схема эстакады в продольном направлении

1 - пролетное строение; 2 - вставка; 3 - промежуточная опора; 4 - анкерная промежуточная опора

5.6. Усилия в опорах эстакад рекомендуется определять с учетом неупругих деформаций конструкций (пластических деформаций, наличия трещин, ползучести), а также с учетом в необходимых случаях деформированного состояния.

5.7. При расчете опор эстакад на действие вертикальной нагрузки допускается принимать жесткость пролетного строения бесконечно большой.

5.8. Расчет анкерных опор эстакад производится на действие вертикальных нагрузок и горизонтальных технологических нагрузок как консольного стержня, защемленного в уровне верха фундамента.

5.9. Стальные и железобетонные конструкции траверс рассчитываются на действие изгибающих моментов и поперечных сил от вертикальных и горизонтальных нагрузок с проверкой сечений на действие крутящих моментов, возникающих вследствие того, что горизонтальные нагрузки вдоль трассы приложены к верхней грани траверсы.

5.10. Балки пролетного строения следует рассчитывать на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок по схеме однопролетной балки.

5.11. Пролетное строение эстакад в виде ферм расчленяется на вертикальные фермы пролетного строения и горизонтальные связевые фермы.

Работу каждой из этих систем под нагрузкой допускается принимать независимой.

5.12. Вертикальные фермы пролетного строения следует рассчитывать на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок с учетом неравномерности их распределения по поперечному сечению эстакады. Определение усилий в стержнях производится в предположении шарнирного сопряжения стержней в узлах. Траверсы следует располагать в местах узлов ферм.

5.13. Расчет связевых ферм следует производить на действие ветровых нагрузок, нагрузок от поперечных ответвлений и поворотов трубопроводов.

5.14. Определение усилий в плоских или пространственных опорах производят как в стержневых системах по расчетным схемам, показанным на рис. 29 и 30. Подбор сечений колонн опоры производится на внецентренное сжатие.

Рис. 29. Расчетные схемы железобетонных опор

а - опора без связей; б - опора со связями

Рис. 30. Расчетные схемы стальных многоярусных опор

а - промежуточная опора; б - анкерная опора

5.15. Расчетную длину колонны промежуточных опор при проверке устойчивости допускается принимать:

в плоскости, перпендикулярной оси трубопроводов, по рис. 31, а;

в плоскости оси трубопроводов при наличии анкерной опоры в температурном блоке по рис. 31, б;

в плоскости оси трубопровода при отсутствии анкерной опоры в температурном блоке, равной удвоенной высоте колонны от верха фундамента до низа пролетного строения.

Расчетную длину анкерных опор следует принимать равной удвоенной высоте опоры.

Расчетную длину ветви многоригельных опор (см. рис. 30) в плоскости, перпендикулярной оси трубопроводов, следует принимать равной удвоенной высоте опоры от низа защемления ветви до верха опоры. В направлении оси трубопроводов расчетная длина ветви многоригельных опор принимается в зависимости от условий закрепления ее концов (см. рис. 31, б).

Рис. 31. Значение коэффициентов для определения расчетных длин l₀=ml колонн опор

а - в плоскости, перпендикулярной оси трубопроводов; б - в плоскости оси трубопроводов

5.16. При двухшарнирных отдельно стоящих опорах прокладка одновременно нескольких трубопроводов допускается при условии, что один из трубопроводов максимального диаметра шарнирно связывается со всеми траверсами промежуточных опор и анкерной опорой температурного блока. Расчетные схемы двухшарнирных опор принимаются по рис. 32.

Рис. 32. Расчетные схемы двухшарнирных опор

а - одноярусной; б - двухъярусной; 1 - трубопроводы с подвижным опиранием; 2 - трубопроводы с неподвижным закреплением; 3 - опора

При наклонах опор Dl/h³0,03 (где Dl - смещение верха опоры относительно ее низа, h - высота опоры) необходимо дополнительно учитывать горизонтальную составляющую вертикальной нагрузки, возникающую вследствие наклона колонн опор.

5.17. Величины предельных вертикальных и горизонтальных прогибов конструкций отдельно стоящих опор и эстакад устанавливаются технологическими требованиями и не должны превышать ¹/₁₅₀ пролета и ¹/₇₅ вылета консоли.

5.18. Предельные величины деформаций оснований опор устанавливаются технологическими требованиями и не должны превышать следующих величин: относительная разность осадок - 0,002; крен фундамента - 0,002; максимальная абсолютная осадка - 15 см.

5.19. Определение размеров подошв отдельных фундаментов допускается производить, принимая величину зоны отрыва, равную 0,33 водной площади фундамента.

Наибольшее давление на грунт под краем подошвы не должно превышать давление на грунт при действии изгибающего момента в одном направлении 1,2R, а при действии изгибающих моментов в двух направлениях 1,5R (где R - расчетное сопротивление грунта). Для фундаментов с прямоугольной подошвой размеры подошвы с учетом отрыва допускается определять исходя из следующих условий: при действии момента в одной плоскости принимают е£0,28а; при действии моментов в двух плоскостях расчет производят на действие момента в каждом направлении, принимают е_х£0,23а и е_y£0,23b; наибольшее давление на грунт s_max под подошвой определяют по формуле

(9)

где a - длина фундамента в направлении действия максимального момента;

b - ширина фундамента;

e=M/N; e_x=M_x/N; e_y=M_y/N - эксцентриситеты продольной силы;

N - нормативная вертикальная продольная сила по подошве фундамента, включая собственный вес фундамента и грунта на уступах;

M_x и M_y - изгибающие моменты в плоскостях х и у по подошве фундамента.

5.20. Расчет опор с применением колонн, установленных на односвайные фундаменты из свай-оболочек и буронабивных свай, свай-колонн на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок должен включать:

а) определение глубины погружения свай;

б) расчет свай по деформациям, который сводится к проверке соблюдения условия

(10)

где u_p - расчетная величина горизонтального перемещения верха колонн;

u_u - предельная величина горизонтального перемещения верха опоры, устанавливаемая заданием на проектирование и принимаемая не более ¹/₇₅ расстояния от верха колонны до поверхности грунта:

в) расчет устойчивости грунта основания, окружающего сваю;

г) проверку прочности и трещиностойкости свай и колонн.

При проверке прочности расчетную длину свай-колонн следует определять, рассматривая сваю, как жестко защемленную в сечении, расположенном на расстоянии от поверхности грунта, определяемом в соответствии со СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Расчетную длину колонн, замоноличенных в буронабивные сваи и сваи-оболочки, допускается принимать, рассматривая колонну, как жестко защемленную в уровне поверхности грунта.

5.21. Глубину погружения свай-колонн, свай-оболочек и буронабивных свай в грунт следует определять из условия обеспечения сопротивления на вертикальную сжимающую или растягивающую нагрузки с учетом глубины промерзания, но не менее 4,5 м для свай-колонн и менее 3,5 для буронабивных свай и свай-оболочек. Расчет несущей способности свай всех видов на вертикальную нагрузку производится в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85.

5.22. Расчет свай-колонн и колонн, замоноличенных в сваю по деформациям основания, включающий в себя определение перемещения сваи на уровне поверхности грунта и перемещения верха колонны от совместного действия вертикальных и горизонтальных нагрузок, а также расчеты по устойчивости грунта основания, окружающего сваю, и определение величин изгибающих моментов, поперечных и продольных сил, действующих в различных сечениях сваи, допускается производить, рассматривая грунт как упругую линейно деформируемую среду (прил. 2).

Примечание. Расчет устойчивости грунта основания, окружающего сваю, не требуется для свай размером поперечного сечения d£0,6 м, погруженных в грунт на глубину более 10d, за исключением случаев погружения свай в ил или глинистые грунты текучепластичной и текучей консистенции (здесь d - наружный диаметр круглого или сторона квадратного или большая сторона прямоугольного сечения сваи).

5.23. Расчет прочности и трещиностойкости железобетонных свай-колонн производится на косое внецентренное сжатие или растяжение. При этом предельная ширина раскрытия трещин принимается для надземной части сваи-колонны - 0,3 мм, для подземной части - 0,2 мм.

5.24. Статический расчет рамно-свайных опор допускается производить раздельно в двух плоскостях: в плоскости оси трассы и плоскости, перпендикулярной этой оси. При этом определение усилий допускается производить на основании упругой работы конструкции по недеформированной схеме.

5.25. Расчет опор с крестовыми связями производится в соответствии с расчетной схемой рис. 33 в следующей последовательности:

а) определяются изгибающие моменты М_В и М_С в сечениях сопряжения связей с колонной по формулам:

(11)

(12)

(13)

где j₁ и j₂ - коэффициенты, принимаемые по табл. 6 в зависимости от k₁=h₁/(h₁+h₂);

б) определяется изгибающий момент М₀ в уровне поверхности грунта

(14)

в) определяются горизонтальные перемещения u₀ и угол поворота y₀ сваи-колонны как одиночной сваи без связей в уровне поверхности грунта от действия горизонтальной нагрузки Н/2 и изгибающего момента М₀, приложенных в уровне поверхности грунта (см. рис. 33, в) по прил. 2;

г) определяется горизонтальное перемещение верха опоры

(15)

(16)

где h - коэффициент, принимаемый в зависимости от значений k₂=h₂/(h₂ + h₃);

E_b - начальный модуль упругости бетона, кН/м²;

I - момент инерции сечения сваи-колонны, м;

д) определяется расчетный изгибающий момент М_z и поперечная сила Q_z, действующие на глубине z в сечениях сваи (прил. 2);

е) определяется усилие в раскосах S_p:

(17)

где a - угол наклона раскоса к горизонтали.

Рис. 33. Расчетные схема опоры с применением свай-колонн

а - схема опоры; б - расчетная схема опоры; в - расчетная схема сваи при расчете на горизонтальную нагрузку

Таблица 6

Таблица 7

5.26. Расчет опор с применением свайного ростверка производится сначала для верхней части опоры выше ростверка как рамы с закрепленными в уровне верхней поверхности ростверка стойками, затем для нижней части опоры как свайного ростверка.

Ростверк следует считать жестким, когда отношение наибольшей стороны плиты ростверка a к ее толщине t, a/t£4. При этом расчет жесткого ростверка сводится к определению величин перемещения и угла его поворота, что позволяет определять усилия, действующие в головах свай, как расчет одиночных свай.

Все нагрузки, действующие на ростверк в рассматриваемой плоскости, следует привести к трем силовым факторам, приложенным к центру тяжести подошвы ростверка (точка О на рис. 34): горизонтальной силе F_h, вертикальной силе F_u и моменту М_х.

Рис. 34. Расчетные схема свайного ростверка

5.27. Расчет рамно-свайных опор с применением жесткого ростверка производят в следующей последовательности:

а) определяют по прил. 2 коэффициенты деформации а_e и перемещенияd_НН, d_НМ=d_МН и d_ММ для одиночной сваи;

б) вычисляются характеристики жесткости

(18)

где А - площадь поперечного сечения сваи, м²;

E_b - начальный модуль упругости бетона, кН/м²;

величина l_N принимается для забивных свай

для буронабивных свай и свай-оболочек

где l₀ и l, м, - длины свай (см. рис. 34);

F_d - несущая способность сваи по грунту на действие вертикальной нагрузки, кН;

А₀ - площадь поперечного сечения подошвы сваи, м²;

С₀ - коэффициент постели под подошвой сваи, кН/м³, принимается равным:

но не менее

где K - коэффициент пропорциональности для свай, кН/м⁴, определяемый по прил. 2; d₀ - диаметр поперечного сечения подошвы сваи, м;

(19)

где

в) вычисляются горизонтальное перемещение ростверка а, м, вертикальное перемещение центра тяжести ростверка w, м, и угол поворота ростверка i, рад, при симметричной расчетной схеме по формулам:

(20)

где

n - количество свай в ростверке;

n_i - количество свай в ряду, который на плоскую расчетную схему ростверка проектируется как одна i-я свая;

y_i - координата свай i-го ряда, м;

n_r - количество рядов свай в направлении действия F_h и М_х.

Определяются усилия, приложенные к головам свай:

(21)

где N_i, H, M - соответственно продольная сила, кН, поперечная сила (кН) и изгибающий момент кН·м, действующие в i-той свае в месте заделки голов сваи в плите ростверка.

По найденным по прил. 2 N_i, H, M вычисляется: давление на грунт по контакту с боковой поверхностью сваи, изгибающий момент, продольная и поперечная силы для любого сечения сваи

г) определяется горизонтальное перемещение u_h верха рамно-свайной опоры по формуле

(22)

где u_f - горизонтальное перемещение верхней части опоры, находящейся выше ростверка и определяемое так же, как для рамы с защемленными в ростверк стойками;

l_f - расстояние от верха опоры до верха ростверка.