Проектирование несущих конструкций причального сооружения эстакадного типа

УДК 624.012
ББК 38.53
          И89
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор А.Г. Тамразян, 
зав. кафедрой железобетонных и каменных конструкций НИУ МГСУ;
кандидат технических наук В.В. Бобров, 
заведующий сектором ООЗиС АО «ЦНИИПромзданий»
Истомин, Андрей Дмитриевич.
И89	 	
Проектирование несущих конструкций причального сооружения эстакадного 
типа [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / А.Д. Истомин, М.В. Кудрявцев, С.Ю. Савин ; Министерство науки и высшего образования Российской 
-Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, кафедра железобетонных и каменных конструкций. — Электрон. 
дан. и прогр. (5,2 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ, 2024. — URL: http://
lib.mgsu.ru/ — Загл. с титул. экрана.ISBN 978-5-7264-3415-5 (сетевое) 
ISBN 978-5-7264-3416-2 (локальное)
Учебно-методическое пособие содержит примеры расчета железобетонных несущих конструкций причального сооружения эстакадного типа. Приведены компоновка пирса, статический расчет двухпролетной рамы, расчет плиты перекрытия, неразрезного ригеля, сваи-оболочки, узлов сопряжения по двум группам предельных состояний.
Для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство, 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений. 
Учебное электронное издание
	
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2024

Учебное электронное издание
Истомин Андрей Дмитриевич, Кудрявцев Максим Владимирович, 
Савин Сергей Юрьевич
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИЧАЛЬНОГО  
СООРУЖЕНИЯ ЭСТАКАДНОГО ТИПА
Учебно-методическое пособие
Редактор Л.В. Светличная
Корректор Я.А. Травкина
Компьютерная правка и верстка О.Г. Горюновой
Дизайн первого титульного экрана Д.Л. Разумного
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS5.5, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 29.05.2024. Объем данных 5,2 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.................................................................................................... 5
2. КОМПОНОВКА ПИРСА.................................................................................................. 7
2.1. Разработка конструктивной схемы............................................................................ 7
2.2. Результаты расчетов для компоновки пирса.............................................................. 9
2.3. Ригель........................................................................................................................ 10
2.4. Плита пролетного строения...................................................................................... 12
3. РАСЧЕТ ПЛИТЫ............................................................................................................. 14
3.1. Исходные данные для проектирования плиты........................................................ 14
3.2. Нагрузка на плиту..................................................................................................... 14
3.3. Статический расчет плиты........................................................................................ 15
3.4. Геометрические размеры расчетного поперечного сечения.................................... 16
3.5. Расчет по первой группе предельных состояний..................................................... 16
3.5.1. Расчет прочности плиты по сечению, нормальному к продольной оси....... 16
3.5.2. Расчет прочности плиты по сечению, наклонному к продольной оси......... 17
3.6. Расчет по второй группе предельных состояний..................................................... 19
3.6.1. Расчет по критерию пригодности к нормальной эксплуатации.................... 19
3.6.2. Агрессивность морской воды.......................................................................... 21
3.6.3. Проверка трещиностойкости плиты.............................................................. 21
3.6.4. Определение прогибов.................................................................................... 23
3.6.5. Определение площади продольной арматуры из расчета 
по деформациям.............................................................................................. 24
3.6.6. Расчетная ширина раскрытия трещин........................................................... 26
4. РАСЧЕТ РАМЫ................................................................................................................ 28
4.1. Определение нагрузок на раму................................................................................. 28
4.2. Расчетная схема поперечной рамы причала............................................................ 29
4.3. Определение геометрических характеристик элементов рамы............................... 30
4.4. Определение внутренних усилий в ригеле рамы..................................................... 31
4.5. Определение внутренних усилий в стойках рамы................................................... 33
4.6. Результаты расчета рамы........................................................................................... 35
5. РАСЧЕТ РИГЕЛЯ............................................................................................................ 38
5.1. Исходные данные для проектирования ригеля........................................................ 38
5.2. Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси ригеля........................ 39
5.3. Расчет прочности наклонных сечений на действие поперечной силы................... 40
5.4. Расчет полки ригеля (короткой консоли)................................................................ 45
5.5. Расчет обрыва стержней в пролете ригеля............................................................... 46
6. РАСЧЕТ СВАИ-ОБОЛОЧКИ.......................................................................................... 50
6.1. Расчет прочности кольцевого сечения..................................................................... 50
6.2. Расчет спирали.......................................................................................................... 55
6.3. Расчет трещиностойкости кольцевого сечения сваи-оболочки.............................. 57
7. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТЫКА РИГЕЛЯ И СВАИ-ОБОЛОЧКИ........... 59
Библиографический список................................................................................................ 61
Приложение......................................................................................................................... 64

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Одним из видов причальных сооружений являются причалы в виде пирсов. Пирсы — 
причальные сооружения, выступающие от берега на акваторию порта под углом (часто 
прямым) к урезу воды и допускающие швартовку судов с обеих сторон. 
В настоящее время строительные конструкции и основания рассчитываются на нагрузки и воздействия по методу предельных состояний. При этом устанавливаются предельные состояния конструкций и вводится система расчетных дифференцированных коэффициентов надежности по материалам и нагрузкам. Таким образом, конструкция 
гарантируется от наступления предельных состояний при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших возможных значениях прочностных характеристик 
материалов.
Конструкции и основания должны удовлетворять требованиям расчета по двум группам предельных состояний.
Предельные состояния первой группы определяют исчерпание несущей способности или полную непригодность к эксплуатации конструкций или оснований: потеря устойчивости положения; потеря устойчивости формы; разрушение сооружения, вызванное 
хрупким, пластичным или усталостным разрушением материала самого сооружения или 
основания; разрушение от совместного действия силовых факторов и неблагоприятных 
влияний внешней среды (воздействие агрессивной среды, действие попеременного замораживания и оттаивания и т.п.); прекращение эксплуатации вследствие опасных подвижек сооружения и основания.
Предельные состояния второй группы определяют непригодность сооружения к нормальной эксплуатации, при которой затрудняется нормальная эксплуатация конструкций 
или оснований. Под нормальной эксплуатацией подразумевается эксплуатация без ограничений в соответствии с предусмотренными в нормах или заданиях на проектирование 
технологическими или иными условиями. К предельным состояниям второй группы относят: недопустимые вертикальные осадки, горизонтальные перемещения и крены сооружения; недопустимые деформации конструкций в результате прогиба, углов поворота, 
колебаний конструкции; образование или недопустимое раскрытие трещин в железобетонных конструкциях.
При расчетах гидротехнических сооружений, их конструкций и оснований необходимо соблюдать условие, обеспечивающее недопущение наступления предельных состояний:
	
,
c
lc
n
R
F
γ
γ
≤γ
	
(1.1)
где F — расчетное значение обобщенного силового воздействия (сила, момент, напряжение), деформации или другого параметра, по которому производится оценка предельного состояния и определяемое с учетом коэффициента надежности по нагрузке γf; R — расчетное значение обобщенной несущей способности, деформации или другого параметра 
(при расчетах по первой группе предельных состояний — расчетное значение; при расчетах по второй группе предельных состояний — нормативное значение). Устанавливается 
нормами проектирования для отдельных видов гидротехнических сооружений и определено с учетом коэффициентов надежности по материалу γm или грунту γg и условий работы γc; γlc — коэффициент сочетания нагрузок; γn — коэффициент надежности по ответственности сооружения. 
В учебно-методическом пособии рассмотрено проектирование несущих конструкций причального сооружения эстакадного типа (пирса) на сваях-оболочках при воздей

ствии на него вертикальных и горизонтальных нагрузок, определение усилий в элементах 
от наименее выгодного сочетания нагрузок.
Точный статический расчет пирса очень сложен, поэтому в процессе статического 
расчета пирса предусматриваются допущения с целью максимального упрощения процесса определения изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил в элементах конструкций пирса. Такой подход основан на том, что в последующих проектах, выполняемых на кафедре гидросооружений, будет более детальное ознакомление со статическими 
расчетами подобных сооружений. Также предельно упрощены нагрузки на сооружение. 
Все конструкции пирса выполняются из сборного и сборно-монолитного железобетона. В качестве примера подробно рассматривается вариант сборного ребристого пролетного строения с трехрядным расположением свай-оболочек и плитами сплошного 
-сечения. В представленном варианте проектируются плита и ригель из обычного железобетона, свая-оболочка из предварительно-напряженного железобетона.
Перед началом проектирования необходимо знать следующие исходные данные:
• назначение сооружения и соответственно класс ответственности по назначению;
• конструктивную схему сооружения;
• нагрузки, действующие на его элементы;
• материалы, из которых предполагается изготовить конструкции.
В проекте основание рассматривается как однородное по всей длине пирса. Исходные данные частично представлены в задании, частично определяются на основании актуализированных СНиПов, частично выявляются в процессе выработки конструктивной 
схемы всего сооружения и его элементов (табл. 2.1).
Целью выполнения проектирования конструкций причального сооружения является овладение умениями и навыками, а также углубление теоретических знаний по решению задач проектирования в сфере профессиональной деятельности, а также получение 
навыков изложения, обоснования и защиты принятых решений.
Задачами выполнения проектирования конструкций причального сооружения являются:
– углубление уровня профессиональной (теоретической и практической) подготовки;– подготовка к практической профессиональной деятельности;
– овладение современными методами поиска, обработки и использования информации;
– формирование умения работать с нормативными документами, с учебной и научной литературой;
– овладение современными методами (методиками, технологиями) проектирования;
– формирование умений применять теоретические знания при решении практических задач;
– выработка навыков творческого мышления и умения принимать самостоятельные 
решения при выполнении практических задач;
– формирование умений и навыков организации самостоятельной работы, воспитание ответственности за принятые решения;
– формирование культуры подготовки и оформления документов.

2. КОМПОНОВКА ПИРСА
2.1. Разработка конструктивной схемы
Ширину верхнего строения эстакады назначают с учетом: 
– схемы свайного основания;
– конструкции тылового сопряжения с берегом или существующим сооружением;
– расположения кранового оборудования, железнодорожных путей и другого оборудования на причале;
– конструкции крепления откоса под ростверком.
Схема свайного основания или основания из оболочек принимается, исходя из следующего:
– расстояние между осями свай в поперечном направлении принимаем из условия 
наиболее выгодной передачи на опоры крановых и других эксплуатационных нагрузок, 
а также принятой ширины верхнего строения;
– продольный шаг свай принимаем по несущей способности сваи с учетом обеспечения устойчивости подпричального откоса и оптимальной суммарной стоимости опор 
и верхнего строения.
Данные для компоновки проектируемого пирса представлены в табл. 2.1–2.3.
Таблица 2.1
Исходные данные для составления компоновочной схемы
Параметры
Обозначение
Ед. 
измерения Величина
Источник 
Длина пирса
Lp
м
118
Задание
Ширина пирса
Bp
м
21,6
Задание
Глубина пирса
Hp
м
9,75
Задание
Глубина погружения сваи ниже 
уровня дна
hs
м
14
Задание
Нормативная полезная нагрузка
pn
кН/м2
50
Задание
Ширина кордонных брусьев
bb
м
0,6
Ориентировочно
Нормативная горизонтальная нагрузка на секцию
Nn
кН
100
Задание
Собственная масса верхнего 
строения пирса
qn
кН/м2
22
Ориентировочно
Масса 1 пог. м сваи-оболочки 
qpn
кН/м
21,98
Табл. 2.2
Расчетное сопротивление грунта
Rsol
кН/м2
2×104
СП 22.13330.2016 
«Основания зданий 
и сооружений» [30]
Коэффициенты сочетания нагрузки 
γlc
–
1,0
СП 58.13330.2019 
«Гидротехнические 
сооружения. Основные 
положения» [27]
Коэффициенты надежности
– по нагрузке от собственного 
веса
γf
–
1,05
СП 58.13330.2019 
«Гидротехнические 
сооружения. Основные 
положения» [27]

Параметры
Обозначение
Ед. 
измерения Величина
Источник 
– полезной нагрузки
γf
–
1,2
СП 20.13330.2016 
«Нагрузки 
и воздействия» [8]
– по ответственности сооружения (класс проектируемого сооружения — III) 
γn
–
1,15
СП 58.13330.2019 
«Гидротехнические 
сооружения. Основные 
положения» [27]
– по грунту
γk
–
1,4
СП 22.13330.2016 
«Основания зданий 
и сооружений» [28]
Коэффициент пропорциональности
k
кН/м4
4000 
СП 24.13330.2021 
«Свайные 
фундаменты» [12]
Наружный диаметр сваиоболочки
d1
м
1,6
Табл. 2.2
Толщина стенки оболочки
δw
м
0,2
Табл. 2.2
Район строительства
Каспийское море
Задание
Примечание. Ширина кордонных брусьев также может приниматься равной 0,5 м.
Таблица 2.2
Рекомендуемые предварительные размеры сечения сваи-оболочки 
Нормативная полезная 
нагрузка, Pn, кН
Толщина стенки 
оболочки, δw, м
Наружный диаметр 
сваи-оболочки, d1, м
Вес оболочки, q, 
кН/м 
0 < Pn ≤ 10
0,12
1,2
10,17
10 < Pn ≤ 20
0,15
12,36
20 < Pn ≤ 30
0,20
15,70
30 < Pn ≤ 40
0,15
1,6
17,07
40 < Pn ≤ 50
0,18
20,06
Pn > 50
0,20
21,98
Таблица 2.3
Предварительные размеры плиты и ригеля пирса
Параметры
Обозначение
Источники
Величина
Ширина ригеля понизу
bf,cb
bf,cb = dps
1,6 м
Высота ригеля
h
h = (0,1…0,14) LR
1,8 м
Ширина ригеля поверху
bR
bR = (0,3…0,4) h
0,7 м
Ширина свеса полки ригеля
a
A = (B – bR) / 2 > 0,2 м
0,45 м
Высота полки ригеля
hf
hf = h – hp
1,1 м
Высота плиты
hp
hp = (0,05…0,08) L1
0,7 м
Окончание табл. 2.1