Расчеты конструкций подземных сооружений

5.6.5.1 Расчеты подземных конструкций следует выполнять по предельным состояниям с учетом возможных неблагоприятных сочетаний нагрузок и воздействий на отдельные элементы или сооружение в целом, которые могут действовать одновременно при строительстве или при эксплуатации.

Расчетные схемы конструкций при необходимости должны в максимальной степени соответствовать условиям работы сооружений и особенностям взаимодействия элементов проектируемой конструкции между собой и грунтом.

а) для монолитных бетонных и монолитных железобетонных обделок в необводненных грунтах или при наличии гидроизоляции - возможности образования в наиболее напряженных сечениях пластических шарниров;

б) для сборных чугунных и железобетонных обделок с перевязкой стыков и связями растяжения - возможности образования пластических шарниров за счет введения пониженного коэффициента изгибной жесткости кольца обделки.

5.6.5.2 Расчеты подземных конструкций вести в соответствии с основными положениями ГОСТ Р 54257 с учетом возможных для отдельных элементов или всего сооружения в целом неблагоприятных сочетаний нагрузок и воздействий, которые могут действовать одновременно при строительстве или при эксплуатации. При этом необходимо рассматривать:

- основные сочетания нагрузок, составляемые из постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок и воздействий;

- особые сочетания нагрузок, составляемые из постоянных нагрузок, наиболее вероятных временных и одной из особых нагрузок или воздействий.

Одновременно действующие временные нагрузки учитывать согласно СП 20.13330.

5.6.5.3 Конструкции следует рассчитывать по предельным состояниям первой и второй групп по ГОСТ Р 54257.

5.6.5.4 Расчеты по предельным состояниям первой группы обязательны для всех конструкций. Их выполняют на основные и особые сочетания нагрузок с применением коэффициентов надежности, коэффициентов сочетаний нагрузок согласно СП 20.13330, коэффициентов условий работы конструкций и расчетных значений прочностных характеристик их материалов, а при необходимости и динамических коэффициентов.

Тоннельные обделки на выносливость не проверяются, за исключением обделок пролетом более 9 м с минимальной засыпкой над перекрытием менее 1 м, расчет которых ведется по мостовой схеме.

5.6.5.5 Расчеты конструкций, возводимых закрытым способом, по предельным состояниям первой группы следует выполнять с учетом особенностей их работы:

а) для монолитных бетонных и железобетонных обделок в необводненных грунтах или при наличии гидроизоляции - возможности образования в наиболее напряженных сечениях пластических шарниров;

б) для чугунных и сборных железобетонных обделок со связями растяжения - податливости стыков и возможности образования в них пластических шарниров.

При расчетах бетонных и железобетонных обделок следует применять дополнительный коэффициент условий работы конструкции, равный 0, 9, отражающий для монолитных обделок неточность в назначении расчетной схемы, для сборных обделок - деформативность стыков.

5.6.5.6 Расчеты обделок по предельным состояниям второй группы выполняются на основные сочетания нагрузок с использованием коэффициентов надежности по нагрузкам и по условиям работы конструкции, равных 1, и нормативных значений прочностных характеристик материалов.

При расчетах обделок открытого способа работ надлежит учитывать следующие требования:

- для железобетонных элементов перекрытий следует определять величины вертикальных прогибов и раскрытия трещин, при этом величина прогиба от воздействия постоянной и временной вертикальной нагрузок в пределах пролета не должна превышать 1/200 L (L - длина расчетного пролета) при предельной величине длительного раскрытия отдельных трещин до 0, 2 мм, кратковременного - до 0, 3мм;

- для железобетонных элементов стен следует определять величину горизонтальных прогибов и раскрытия трещин, при этом величина прогиба от воздействия постоянной и временной нагрузок для стен подземных сооружений не должна превышать 1/300 Н, для стен рамп - 1/200 Н (Н - расчетная высота стены) при предельной величине длительного раскрытия отдельных трещин до 0, 3, кратковременного до 0, 4 мм.

Конструкции кругового очертания, возводимые закрытым способом, на деформативность не проверяются.

Примечание - Расчеты конструкций по предельным состояниям второй группы допускается не проводить, если практика применения аналогичных конструкций или опытная проверка запроектированных конструкций подтверждает, что жесткость их достаточна и конструкции обеспечивают нормальную эксплуатацию сооружений.

5.6.5.7 В обделках тоннелей, сооружаемых в необводненных грунтах, а также в обделках с гидроизоляцией по всему контуру величина длительного раскрытия трещин допускается не более 0, 2 мм.

5.6.5.8 Расчеты тоннельных конструкций на внешние виды воздействий следует выполнять методами строительной механики на заданные нагрузки или методами механики с учетом отпора грунтового массива. Коэффициент упругого отпора допускается принимать по таблице 5.6.7. Расчеты на действие гравитационного поля, тектонического и сейсмического воздействия возможно выполнять методами механики сплошной среды. В расчетах обделок методом механики сплошной среды на прочность и трещиностойкость, возводимых в песчано-глинистых влажных и маловлажных грунтах, следует использовать значение остаточного модуля общей деформации грунта.

5.6.5.9 Предварительные и поверочные (при реконструкции) расчеты конструкций допускается проводить исходя из предпосылки линейной работы материала конструкции и грунтового массива.

Деформационные характеристики грунтового массива (модуль деформации, коэффициент поперечной деформации, коэффициент упругого отпора) определяются на основании данных инженерно-геологических изысканий, натурных и лабораторных исследований, а также данных, полученных при строительстве тоннелей в аналогичных инженерно-геологических условиях. При отсутствии опытных данных коэффициент отпора допускается принимать по таблице 5.6.7.

Таблица 5.6.7

В уточненных расчетах следует учитывать свойства ползучести и нелинейности работы материала конструкции и соответствующие характеристики, полученные экспериментальным путем для окружающего тоннель грунта.

5.6.5.10 Силы трения и сцепления между тоннельной обделкой и грунтом следует учитывать в случаях, когда проектом предусматриваются мероприятия, обеспечивающие надежный контакт обделки с грунтом, кроме случаев заложения тоннеля в слабых грунтах. При этом величины передаваемых на грунт касательных напряжений не должны превышать величин предельных сдвигающих напряжений для грунта.

5.6.5.11 При расположении тоннеля в обводненных мелких и пылеватых песках или переувлажненных связанных грунтах, а также в случае резкого изменения их свойств по трассе, тоннель в целом следует рассчитывать по схеме балки на упругом основании. Расчет производят от нагрузки проходящего поезда. При скорости поезда до 70 км/ч коэффициент динамичности следует принимать равным 1, при скорости 70 км/ч и более - 1, 1. По результатам расчета выполняют проверку прочности стыков между кольцами.

5.6.5.12 При расчетах обделок, обжимаемых в грунт, в основном сочетании нагрузок на стадии их монтажа необходимо учитывать полное усилие обжатия и временные строительные нагрузки. Для стадии эксплуатации обделок остаточное усилие обжатия следует учитывать в случае, если оно превышает нормальную силу от горного давления. В противном случае расчет ведется так же, как для необжатых обделок.

5.6.5.13 Проверку прочности сечений бетонных и железобетонных обделок проводят по СП 63.13330.

Проверку прочности сечений чугунных тоннельных обделок по предельным состояниям проводят по СП 16.13330.

5.6.5.14 Стыки элементов сборной обделки, стягиваемые болтами, рассчитывают на прочность и трещиностойкость при предельных усилиях в болтах. Эти усилия следует вычислять по нормативному сопротивлению болтовой стали с коэффициентом 1, 25.

5.6.5.15 Конструкции колонных станций, сооружаемых закрытым способом при последовательном возведении отдельных станционных тоннелей, проверяют по расчетным схемам, предусматривающим различные стадии напряженно-деформированного состояния конструкции и отдельных ее частей в процессе строительства.

Стальные колонны следует проектировать с учетом коэффициента условий работы, равного 0, 8, и эксцентриситетов в поперечном и продольном направлениях станции, принимаемых в зависимости от конструкции опорных узлов, см:

а) при шарнирном опирании - 3;

б) при плоском опирании - 10;

в) при опирании через центрирующие прокладки - от 5 до 9 (в зависимости от их размеров);

г) при шарнирах с тангенциальными опорными частями - 2.

При соблюдении мер, исключающих смещение колонн в процессе строительства и раскрытие стыков между колоннами и торцами тюбингов при плоском их опирании, эксцентриситеты в поперечном направлении допускается уменьшать до 5 см.