В чем суть проблемы
Широко известный шпунтовый профиль Л5-УМ после многократных извлечений или в результате проката теоретически может иметь дефекты на наружной поверхности замкового соединения. Одним из типов является так называемая "продольная выемка", как правило, её параметры находятся в следующих границах:
- Ширина — не более 2 мм
- Глубина — не более 5 мм
Рисунок 1 - Шпунт Л5-УМ
Этот вид дефекта не оказывает влияния на результаты расчетов шпунтовых ограждений по первой и второй группе предельных состояний, так как не снижает значения геометрических характеристик сечения шпунта и механических характеристик проката — влияние на изменение геометрических характеристик сечения не более 0,1% (по параметрам А, W, I).
Все же, данный дефект теоретически может оказывать влияние на прочность замковых соединений на разрыв. Этот показатель, как правило, не подлежит контролю при проектировании подпорных стен, ограждений котлованов и защитных сооружений вне зависимости от временного или постоянного характера эксплуатации. Хотя, описан класс сооружений, где проверка по данному критерию приводится и где необходима проверка прочности замковых соединений на разрыв – конструкции гидротехнических сооружений в форме ячеек из стального шпунта.
Когда нужно обращать внимание
Ситуация первая — применяются ячеистые конструкции из шпунта
СП 101.13330.2012 «Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения» распространяющийся на проектирование вновь строящихся и реконструируемых гидротехнических сооружений: подпорных стен, судоходных шлюзов, рыбопропускных и рыбозащитных сооружений, в п. 10.11 предписывает проводить проверку на разрыв замков шпунта для ячеистых конструкций из шпунта.
Ситуация вторая — конструкции в виде плоского стального шпунта и узких засыпных пирсов в виде взаимно заанкеренного больверка
СП 287.1325800.2016 «Сооружения морские причальные. Правила проектирования и строительства» распространяющийся на проектирование новых, реконструируемых и капитальный ремонт морских причальных гидротехнических сооружений, в п. 14.2.8 приведена формула для расчета прочности замковых соединений для конструкций из цилиндрических ячеек из плоского стального шпунта.
Что говорят расчеты и испытания
Для определения расчетных значений предельных сопротивлений в замках шпунтовой конструкции разрывающему усилию был проведен ряд испытаний замковых соединений шпунтового профиля Л5-УМ (ТУ 24107-008-00186269-2021).
По результатам испытаний определены несущие способности образцов замковых соединений шпунтового профиля Л5-УМ с дефектами на наружной поверхности классов прочности С255, С345 и С390 и подсчитаны минимальные значения предельных сопротивлений в замках шпунтовой конструкции разрывающему усилию с учетом указанных дефектов по формуле 14.6 СП 287.1325800.2016 (см. Таблица 1-3).
Rs — предельное сопротивление замков разрывающему усилию, кН/м
Таблица 1. Расчетные сопротивления в замках разрывающему усилию для стали С255
Таблица 2. Расчетные сопротивления в замках разрывающему усилию для стали С355
Таблица 3. Расчетные сопротивления в замках разрывающему усилию для стали С390
Вывод
- Данный вид дефекта c продольными трещинами, не оказывает влияния на результаты расчетов шпунтовых ограждений по первой и второй группе предельных состояний, поскольку не снижает значения геометрических характеристик сечения шпунта и механических характеристик проката — влияние на изменение геометрических характеристик сечения не более 0,1% (по параметрам А, W, I), следовательно, может не учитываться при проектировании.
- Несущая способность замковых соединений на разрыв в шпунтах не нормируемый показатель и не подлежит контролю при проектировании подпорных стен, ограждений котлованов и защитных сооружений - вне зависимости от временного или постоянного характера эксплуатации, кроме конструкции ГТС в форме ячеек из стального шпунта и конструкций в виде плоского стального шпунта и узких засыпных пирсов в виде взаимно заанкеренного больверка, где требуется выполнить расчет прочности замковых соединений.
- На основании проведения расчетов установлено соответствие расчетной прочности замковых соединений шпунта Л5-УМ без дефектов в зависимости от периода строительства, эксплуатации, сейсмической нагрузки:
- для класса прочности С255 классу сооружения ГТС:
- I класс – 837-1047 кН/м;
- II класс – 804-1005 кН/м;
- III класс – 770-963 кН/м;
- VI класс – 737–921 кН/м;
- для класса прочности С345 классу сооружения ГТС:
- I класс – 952-1190 кН/м;
- II класс – 914-1142 кН/м;
- III класс – 876-1094 кН/м;
- VI класс – 837–1047 кН/м;
- для класса прочности С390 классу сооружения ГТС:
- I класс – 1055-1319 кН/м;
- II класс – 1013-1266 кН/м;
- III класс – 970-1213 кН/м;
- VI класс – 928–1160 кН/м.