МИНИСТЕРСТВО МОРСКОГО ФЛОТА СССР

РУКОВОДСТВО ПО РАСЧЕТУ СТЕРЖНЕВЫХ ПАЛОВ

РД 31.31.22-81

! з я :■ з е :;"; j Ш/.зл 93

v г.— *..-::)

LUcMtt# fltw£

\( КЪШАшЬ'

\<маигг/шо

I :    -    01.06.q3u

Москва 1982

Государственным проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом морского транспорта (Союзыорниипроект) - Ленинград'kem филиалом "Ленморниипроект"

3.А.ФИРСОВ    -    главный инженер

С.Н.КУРОЧКИН    -    руководитель разработки,

канд.техн.наук

Исполнители:

Н.З. ГЕРАСИМЕНКО    -    по разделу "Пзартовные

"палы"

1G.H. Питов    -    по разделу "(Птбойные

"палы"

М.З.РУНОВА    -    по программе расчета от

бойных палов для ЭВМ Одесским филиалом института "Оргэнергострой" А.л.ЗАТИС    -    руководитель разработки

программы расчета швартовных палов для ЭВМ УТВЕРЖДЕН    Распоряжением    Государственного    проектно-изыска-»

гельского и научно-исследовательского института морского транспорта "Союзморниидрсект" № 20 от 26.05.81 г.

Руководство по расчету стержневых палов. РД 31.31.22-81.

J., ЦРИА "Морфлот", 1982, 129 с.

Су Центральное рекламно-информэционное агентство МИФ (ЦРИА "Морфлот"), 1982 г.

9

деть, используя первую стадию расчета, В качестве критерия оптимизации гринимается расход материала на единицу нагрузки, вызывающей в наиболее нагруженной в первой стадии расчета опоре ивгибаюаий момент, равный пределу прочности опоры на нагиб или осевое усилие, равное пределу несущей способности опоры по грунту,

8.2.6.    Расчетная схема явартовного пала (рис.З) представляет собой пространственную рамную конструкцию, элементы которой рассматриваются как пространственна стержни с узлами, обладающими вестю степейдеи свободы (три лшвжмх перемещения вдоль координатных осей и три угла поворота относительно этих осей).

3.2.6.    Опоры швартовного пала, погруженные в грунт основания, рассматриваются как балки на упругом основании (в общем случае переменной жесткости). В качестве расчетной принята модель основания, базирующаяся на гипотезе Винклера. Деформативнне свойства грунта определяется в соответствии с п.3.1,3.

3.2.7.    Верхнее строение пала заменяется системой перекрестных балок, работающих только на ивгиб, жесткостныв характеристики которых идентичны реальной конструкции.

3.2.8.    Глубину погружения опор в грунт предварительно рекомендуется принимать:

для вертикальных опор равной свободной высоте /, сваи или сваи-оболочки;

для наклонных опор - 0,7 1_Л •

В процессе расчета длина опор корректируется. Критерием корректировки служит расчетная величина горизонтального перемещения швартовного пала {Дрог* ) при действии на сооружение расчетной нагрузки.

Если расчетное перемещение менее 0,75 Дпр (допускаемого перемещения пала), то глубину погружения рекомендуется уменьвить.

12

Вел расчетное перемещение больше допускаемого перемещения пала,

•а о для находив мня оптимального р в синая следует рассмотреть два варианта корректшроЕка:

увеличение жесткости опор пала; увеличение глубины погружения опор пала.

Допускаемое перемещение пала определяется в соответствии о требованиями п.3.2,2.

3.2.9.    В основу расчета швартовного пала по настоящему Руководству положен метод конечных элементов (МКЭ) в перемещенаях дня расчета статачески неопределимых систем в упругой стадии.

3.2.10.    Расчетную схему пала (см.рис. 3) следует представлять в виде набора упругих тел (конечных элементов), присоединенных к узловым точкам, которые нумеруются в десятичной системе счисления. Наибольшая разность номеров узлов, относящихся к одному элементу, должна бить минимальной. Узлы по свае должны нумероваться сверху вниз*

Разбивая реальное сооружение на отдельные конечные элементы, необходимо выполнять следу шве требования:

жесткостные характеристики элементов сооружения, а также топологическая связь между элементами должны в максимальной степени отражать реальные свойства рассчитываемой конструкции;

элементы конструкции с переменной жесткостью по длине, а также упругое основание переменной жесткости должны быть сведены к элементам со ступеичато-пегеме^ной жесткостью;

жесткости стержней, аппроксимирующих элементы верхнего строения, должны назначаться из условия статической эквивалентности между ними;

жесткости и длины отдельна* .элементов конструкции могут отличаться не более, чем на порядок. Не реко:*еядуе~ся назначать жест-

I    xo

Коен больше, чем максимальное aeon значков чиало, то есть 999999

3.2.11.    Заданные нагрузка следует представлять а ваде сосредоточенных узловых сил в моментов относательно трех ноордиматных осей 9 соотвоютваа с требованиям! в.2 Dpi ложе нал. 2.

3.2.12.    Швартовный пал представляет собой линейно-деформируемую упругую стержневую систему, что позволяет использовать пржнцап суперпозиции, Расчет стержневой системы под действием прожзвольной нагрузка сводится к расчету отдельных ее элементов а к расчету всей стержневой системы в целом на действие одних узловых усилий.

3.2.13.    Приведение внешних сил к узловым осуществляется из условия статической эквивалентности между ними, которое заключается в равенстве работ заданных внеаних сил в приведенных узловых сел на любых возможных перемещениях узлов.

3.2.14.    Расчет швартовных палов полностью ориентирован на использование ЭВМ. Алгоритм расчета изложен в Приложении 2 настоящего Руководства.

3.2.15.    Расчет швартовного пала необходимо выполнять в следующей последовательности:

установление компоновочной схемы пала;

разбивка конструкции на конечные элементы;

описание исходных данных в соответствии е указаниями Приложения 4 настоящего Руководства;

расчет паля на швартовную нагрузку в соответствии с требованиями п.3.2.1;

анализ полученных результатов и корректировка, в случае необходимости. исходной расчетной схемы о целью получения оптимального решения.

3.2.16.    Процесс расчета швартовного пела »^гз каждой стадии расчета состоит из следующих этапов:

вычисление матриц жесткости конечных элементов, составляющих

конструкцию;

14

формирование матрицы жесткости всея конструкции; формирование вектора грузовых членов от "еденичного" горизонтального нагружения;

решение системы уравнений для определения основных неизвестных; определение внутренних усилий;

определение сваи (или свай), в которой настутыло предельное состояв на данной стадии расчета;

корректировка матрицы жесткости всей конструкции.

3.2.    17. В результате расчета определился предельная несущая способность и перемещение верха швартовного пала.

3.2.18. Для наглядности расчета швартовного пала в Приложении 6 приведен пример расчета.

Программа расчета швартовных палов на языке PL для ЭВМ типа ЕС выпущена отдельным томом и в настояием Руководстве не приводятся.

3.3.    Отбойные палы

3.3.1. В соответствии с методикой расчета по предельным состояние при расчете отбойного пала должно выполняться условие

И)

где    - расчетное значение кинетической энергии навала

судна пни подходе его к причальному сооружению, определяемое по формуле (6) п.3.3.5;

Е_п - расчетная энергоЪоглощающая способность пала вместе с отбойными устройствами, определяемая по фопмуле

^Еп⁼Е, '    ^(б)

где    Е    - яжргопоглощаощея способность отбойных устройств,

принимаемая по паспортным данным или в соответствии

РУКОВОДСТВО ПО РАСЧЕТУ СТЕРЖНЕВЫХ ПАЛОВ

Распоряжением Соизмерили проекта от 26 мая 1981 п № 20 срок введения в действие установлен

с 1 марта 1982 г,

Настояцее Руководство устанавливает требования к расчету стержневых палов, применяемых в составе специализированных причалов для переработки навалочных и наливных грузов.

1. OBdME ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Руководство регламентирует расчет стержневых швартовных и отбойных палов и яжлдется дополнением к комплексу нормативных документов по расчету фичальннх сооружений морских портов.

1.2.    Швартовные палы служат для закрепления швартовов и должны быть жесткими конструкциями; отбойные палы служат для гашения энергии подходящего судна и должны быть гибкими конструкциями.

1.3.    Ивартовнне палы следует конструировать многосвайными и преимущественно с наклонными опорами, а отбойные - односвайными

с вертикальными опорами. Допускается применение многосвайных отбойных палов с вертикальными опорами.

1.4.    Настоящее Руководство предназначено для использования проектными и эксплуатационными организациями МКФ.

2

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОМПОНОВКЕ ГРИЧАЛЬНЫХ СООРЛЕНИЙ СО СТЕРЛНЕВЫМИ ПАЛАМИ

2.1.    Рекомендации по компоновке носят общий характер и составлены в объеме, необходимом для расчета стержневых палов.

2.2.    Компоновка причальных сооружении, в составе которых имеются швартовные и отбойные палй, должна обеспечивать удобное и безопасное причаливание судна, его надежную стоянку во время гфоиэвод-ства погрузо-разгрузочных работ, пожаробезопасность и выполнение мероприятий по охране окружающей среды.

2.3.    При компоновке специализированного причального сооружения, предназначенного дл* переработки навалочных и наливных грузов, рекомендуется в его состав включать грузовую платформу, швартовные

и отбойные палы (рис.1). Количество и расположение швартовных и отбойных палов определяется диапазоном размерений обслуживаемых у причала судов и гринягой технологией их обработки, и устанавливеется при компоновке сооружения в целом.

2.4.    Расстояние между отбойнют палами необходимо выбирать в

зависимости    от    цилиндрической    вставки    корпуса    судна. Для

нефтяных причалов это расстояние рекомендуется принимать равным около 30% наибольшей длины самого большого расчетного судна. Если причал обслуживает танкера одного класса по дедвейту, то следует располагать отбойные палы на этом наибольшем расстожии. В случаях, когда предполагается принимать у причала и меньшие суда, между главными отбойными палами необходимо устанавливать дополнительные

(промежуточные).

2.5.    Отбойнье палы могут быть использованы а качестве швартовных для шпринговых швартовов.

2.6.    Отбойные палы рекомендуется выдвигать вперед от линии кордона грузовой платформы на расстояние, обеслечиваюнц^е воспойягие

Рис.I. Компоновочная схема прянада:

I - грузовая платформа;    2 - пвартовные палы;

3 - отбойные палы;    4 - судно дедвьдтсм 3000 №

4

нагрузок от навала судна только самими палами.

2.7. Количество швартовных палов и расстояние между ними следует вбирать в зависимости от размеров расчетных судов (рис.2).

Наилучшие условия расположения швартовов обеспечиваются при наличии шести швартовных пглов. 0 зависимости от расположения и степени защищенности причала от ветра и волн может быть применена схема с четьрьмя швартовными палами.

2.6. Рассто*ше между швартовными палами рекомендуется принимать при шести палах:

для    судов    дедвейтом    до 1500 МН    -    40    -    55    м,

для    судов    дедвейтом    более 1500    ЫН    -    50    -    60    м;

при четьрех палах:

для    судов    дедвейтом    до 1500 МН    -    80    м,

для    судов    дедвейтом    более 1500    МН    -    90    и    и белее.

При этом в случав шести палов углы, образованные в горизонтальной плоскости с линией    кордона, должны составлять:

продольными гаеартовнми    45°+    10°    ;

гтрикимньми канатами    90°+    20°    ;

пирингами    lif-f    5°    .

Углы наклона швартовов к горизонту должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП П-57-75.

В случае четырех швартовных палов угол между продольными шварто

вами и шпрингами должен составлять 60 и линией кордона - 15° + 5?.

3. РАСЧКТ ПАЛОВ

3.1.    Общие указания

3.1.1.    Стержневые палы, рассматриваемые насто лпум Руководством следует рассчитывать по метопу предельюх состоянии в соответствия с госбо-

5

Рис.2. Схемы швартовки крукнотоннадных судов: I - швартовный пал; 2 - отЗоКлыЛ пал

б

МШИ ЛИИ СНиП П-61-7 4.

3*1.2. Номенклатуру нагрузок и их сочетания, а также характеристики грунтов, коэффициенты для определения расчетных усилий в еле цент ах палов следует принимать в соответствии с требование ^и н»«о*»го Руководства.

Нагрузки на евартовные и отбоеые палы следует принимать в соответствии с требование СНиП П-57-75.

3*1*3. 6 расчетах швартовный пал рассматривается как пространственная рамная конструкция, опоры которой представлены стержне, погруженными в грунт ; отбойный пал рассматривается как группа стержней, погруженных в грунт и не связанных жестко поверху*

Деформативные свойства грунта и закон их изменения по глубине рекомендуется определять по джине полевых и лабораторных испытаний* В случае отсутствия указанных данных деформативные свойства грунта следует определять в соответствии с требование СНиП П-17-77 •

3.1.4. В основу расчета стержня, погруженного в грунт основания, принято дифференциальное уравнение, с взвывающее перемещения стержня ■ грунте и реакцию грунта.

3*2* Швартовные палы

3.2.1. В соответствии с методикой расчета по предельным состояние при расчете швартовного пала должно выполняться условие предельного равновесия

п_г nW"*= ^ R-np ,,    U)

где    Г1_С - коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый по

СНвД II-5C—74 \

7

fl - коэффициент перегрузки, пранвиавшй равным 1,26 $ j{*    -    нормативная    нагрузка от натяжения швартовов, опре

деляемая в соответствий с требованиями СНиП В-57-75 ; т - коэффициент условий работы, учитывающий особенности действительной работы элемента конструкции, значение которого рекомендуется принимать в соответствии с таблицей;

К_м - коэффициент надежности, определяемый по СНиП В-50-74,

Коэффициенты условий работы для расчета ивартовкых палив

Значение Ш Для палов на металлических опорах при числе опор Для палов на железобетонных опорах и палов, основание которых включает железобетонные и металлические опоры 1-5 5 1-3 4-7 7 1,0 0,9 1.0 0,9 0,75

Р_Пр - несущая способность сооружения равная предельной нагрузке на пал, определяемая по формуле

⁺    .....+ ^йК> ⁽²⁾

где    -    нагрузка,    вызывавшая возникновение в наиболее нагру

женной в первой стадии расчета опоре иэгибаюи|его момента, равного пределу прочности опоры на изгиб или осевого усилия, равного гроделу несущей способности опоры по грунту, определяемых по СНиП 11-56-77,

СНиП П-Г7-77, СНиП П-3.3-72;

8

Ддополнительные нагрузки, которые доведут максимальный изгибапдей момент или осевое усилие в наиболее нагруженной опоре гри, соответственно, второй, третьей и П -ой стадии вагружения пала до предельной величины.

3.2.2. При определении перемещений швартовного пала должно выполняться условие

^лроеу — ^А "Р У

где Арпсч - перемещение, рассчитываемое по нормативна! нагрузкам, определяема! в соответствии с требованиями СНиП П-57-75;

A,_v - предельное допустимое перемещение верха пала,

принимаемое при отсутствии на пале технологического оборудования равным 0,6 и. В противном случае задается, исходя из требований нормальной эксплуатации технологического оборудования.

3*2.3. Расчет швартовного пала производится по стадиям. Каждая из последующих стаций расчета выполняется в предположении, что в предыдущей стадии загружения одна из опор выходит в предельное состояние, то есть либо максимальный изгибающий момент в одной из опор достигает предельного значения, соответствующего пределу прочности опоры на изгиб, либо осевое усилие в одной из опор достигает предельного значения, соответствующего несущей способности этой опоры по грунту.

В общем случае расчет включает а - 1 стадий расчета, где П - количество опор.

3.2.4. Оптимизацию свайного основания швартовного пала по количеству опор, расположению их в плаче и в пространстве следует прово-