Расчет конструкций подземных сооружений

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

5.6.2 Расчеты подземных конструкций следует 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 следует 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 должны учитываться в соответствии с указаниями СП 20.13330.2011.

При расчетах несущих конструкций и оснований тоннельных сооружений коэффициент надежности по ответственности согласно ГОСТ Р 54257 следует принимать равным 1, что соответствует 1-му уровню ответственности сооружения.

5.6.3 Конструкции следует рассчитывать по предельным состояниям первой и второй группы.

5.6.4 Расчеты по предельным состояниям первой группы обязательны для всех конструкций. Их следует производить на основные и особые сочетания нагрузок с применением коэффициентов надежности, коэффициентов сочетаний нагрузок в соответствии с указаниями СП 20.13330.2011, коэффициентов условий работы конструкций и расчетных значений прочностных характеристик их материалов, а при необходимости, и динамических коэффициентов.

Расчеты тоннельных обделок закрытого способа работ на выносливость не производятся, а обделок открытого способа - только при засыпке над перекрытием менее 0, 8 м и наличии больших пролетов- 20 м и более.

5.6.5 Расчеты конструкций по предельным состояниям первой группы следует производить с учетом особенностей их работы:

- для монолитных бетонных и железобетонных обделок в необводненных грунтах или при наличии гидроизоляции - возможности неупругих деформаций бетона и арматуры и наличия допускаемых нормами трещин (по СНиП 52-01);

- для чугунных и сборных железобетонных обделок со связями растяжения - расположения и величины начальных зазоров в стыках и податливости стыков;

- для сборных железобетонных обделок с перевязкой швов - взаимодействия между смежными кольцами.

При расчетах бетонных и железобетонных обделок необходимо применять дополнительные коэффициенты условий работы конструкций: 0, 9 для монолитных обделок, отражающий неточность в назначении расчетной схемы, и 0, 8 для сборных обделок, отражающий деформативность стыков при условии устройства гидроизоляции.

5.6.6 Расчеты обделок по предельным состояниям второй группы следует производить на основные сочетания нагрузок, принимая коэффициенты надежности и условий работы конструкции равными 1 и используя нормативные значения нагрузок и прочностных характеристик материалов.

При расчетах обделок открытого способа работ должны учитываться следующие требования:

- для железобетонных элементов перекрытий 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 ( - длина расчетного пролета) при предельной величине длительного раскрытия отдельных трещин до 0, 2 мм, кратковременного - до 0, 3 мм;

- для железобетонных элементов стен 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 , для стен рамп - 1/200 ( - расчетная высота стены) при предельной величине длительного раскрытия отдельных трещин до 0, 3, кратковременного до 0, 4 мм.

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

5.6.7 Железобетонные элементы сборных обделок тоннелей, сооружаемых закрытым способом в обводненных грунтах, без устройства сплошной гидроизоляции, следует рассчитывать на нагрузки с учетом соответствующих коэффициентов надежности в соответствии с таблицей 8, исходя из условия недопущения образования трещин на всех стадиях их работы (изготовление, складирование, транспортирование, монтаж и эксплуатация).

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

5.6.8 Статические расчеты обделок всех видов для тоннелей, сооружаемых открытым и закрытым способом, на заданные нагрузки выполняются методами строительной механики.

Расчеты обделок тоннелей, сооружаемых закрытым способом, производятся с учетом отпора грунтового массива, кроме обделок, проектируемых для слабых грунтов (типа плывунов или илистых грунтов), которые следует рассчитывать без учета отпора.

5.6.9 Деформационные характеристики грунтового массива (модуль деформации, коэффициент поперечной деформации, коэффициент упругого отпора) определять 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 9.

Т а б л и ц а 9

Грунты в сечении выработки	Коэффициент отпора, Н/см (кгс/см )
	при удельном давлении на грунт до 0, 4 МПа (4 кгс/см )	при удельном давлении на грунт свыше 0, 4 МПа (4 кгс/см )
Скальные средней прочности (временное сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии 25-40 МПа (250-400 кгс/см ):
слаботрещиноватые	1000-1500 (100-150)	1000-1500 (100-150)
сильнотрещиноватые	400-600 (40-60)	400-600 (40-60)
Скальные средней прочности и малопрочные (временное сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии 8-25 МПа (80-250 кгс/см ):
слаботрещиноватые	700-1000 (70-100)	700-1000 (70-100)
сильнотрещиноватые	200-400 (20-40)	200-400 (20-40)
Глины твердые ненарушенные	150-250 (15-25)	80-150 (8-15)
Глины полутвердые или твердые нарушенные	100-200 (10-20)	50-100 (5-10)
Крупнообломочные, пески плотные	70-100 (7-10)	50-70 (5-7)

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

5.6.11 Стыки бетонных и железобетонных блоков и тюбингов рассчитывать на прочность и трещиностойкость при наиболее неблагоприятном возможном распределении контактных усилий в стыке.

Предельную нормальную силу в цилиндрическом стыке (несущую способность стыка) , МПа, определять по формуле:

,

где - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа;

- ширина блока или тюбинга, м;

- высота поперечного сечения элемента, м;

- возможный эксцентриситет в стыке (при отсутствии данных принимается равным /30), м.

5.6.12 Бетонные и железобетонные конструкции тоннелей по предельным состояниям и их конструирование следует производить в соответствии с требованиями СП 35.13330.2011 и [14].

Расчет конструкций чугунных тоннельных обделок по предельным состояниям следует производить по СП 16.13330.2011.

5.6.13 При реконструкции тоннеля с полной заменой обделки нормативную нагрузку от горного давления на тоннель необходимо увеличить в 1, 3 раза.

5.6.14 Силы трения и сцепления между тоннельной обделкой и грунтом следует учитывать, кроме случаев заложения тоннеля в слабых грунтах. При этом величины передаваемых на грунт касательных напряжений не должны превышать величин предельных сдвигающих напряжений для грунта.

5.6.15 Расчет железобетонных конструкций подземных сооружений, подверженных воздействию агрессивных сред, выполнять с учетом требований к трещиностойкости и предельно допустимой ширине продолжительного раскрытия трещин по таблице 4.

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

5.6.17 Конструкции плит проезжей части и других конструкций, которые непосредственно воспринимают нагрузку от транспортных средств, следует проектировать в соответствии со СП 35.13330.2011 и [14].