Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 12494-2016 "Основы проектирования строительных конструкций. Определение гололедных нагрузок" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 ноября 2016 г. N 1815-ст)

Приложение А (справочное). Уравнения, используемые в настоящем стандарте
Приложение В (справочное). Стандартные измерения гололедных воздействий
Приложение С (справочное). Теоретическое моделирование гололеда
Приложение D (справочное). Климатическая оценка ледовых классов по метеорологическим данным
Приложение Е (справочное). Рекомендации по применению настоящего стандарта
Приложение ДА (справочное). Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 12494-2016
"Основы проектирования строительных конструкций. Определение гололедных нагрузок"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 ноября 2016 г. N 1815-ст)

Foundations of the design of buildind structures. Determination of icing loading

ОКС 91.080.01

Дата введения - 1 мая 2017 г.
Введен впервые

ГАРАНТ:

Текст выделенный меньшим размером шрифта не приводится

Предисловие

1 Подготовлен Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство"), Центральным научно-исследовательским институтом строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко) на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 международного стандарта, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-исследовательский центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 ноября 2016 г. N 1815-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12494:2001, "Обледенение строительных конструкций в результате атмосферного воздействия" (ISO 12494:2001 "Atmospheric icing of structures", IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 Введен впервые

Введение

Настоящий стандарт описывает воздействия от обледенения и может быть использован при проектировании определенных типов конструкций.

Его следует использовать совместно с ИСО 2394 и соответствующими стандартами CEN.

Настоящий стандарт в некоторых аспектах отличается от других международных стандартов, так как его тематика недостаточно изучена, а доступная информация по ней неудовлетворительна. В связи с этим он содержит больше, чем в обычном случае пояснений, дополнительных описаний и рекомендаций в приложениях.

Проектировщики могут полагать, что имеют более полную и адаптированную к их задачам информацию по отдельным специальным вопросам, чем приведенная в настоящем стандарте. Это может быть справедливо, особенно в будущем. Однако очень важно, чтобы проектировщики использовали настоящий стандарт полностью, а не только его отдельные части.

Главная цель настоящего стандарта - побудить проектировщиков задуматься о возможности обледенения конструкций и предпринять соответствующие действия.

По мере того, как все больше информации о природе атмосферного обледенения становится доступной в последние годы, в будущем может настоятельно потребоваться обновление настоящего стандарта.

Рекомендации приведены в виде примечаний после текста, который они дополняют. Они выделены меньшим размером шрифта. В рекомендациях содержатся информация и значения, которые могут понадобиться при проектировании, а также представлены результаты, определенно недостаточные для настоящего стандарта, но могущие во многих случаях быть полезными до тех пор, пока в будущем не появится более полная и точная информация.

Таким образом, проектировщики могут использовать информацию из рекомендуемых примечаний, но они должны понимать цели ее использования, а также учитывать результаты новых исследований и/или измерений, полученные после издания настоящего стандарта.

1 Область применения

Настоящий стандарт предназначен для применения при определении массы гололеда и ветровой нагрузки на обледеневшую конструкцию для следующих типов конструкций:

- мачты;

- башни;

- антенны и антенные сооружения;

- тросы, оттяжки, ванты и т.д.;

- канатные дороги (подвесные дороги);

- конструкции горнолыжных подъемников;

- здания или их части, которые могут подвергнуться обледенению;

- вышки для специальных типов сооружений, включая линии электропередачи, ветряные турбины и т.д.

Атмосферное обледенение воздушных линий электропередачи рассматривается стандартами МЭК (Международная электротехническая комиссия).

Настоящий стандарт следует использовать совместно с ИСО 2394.

Примечание - Выше упомянуты некоторые типы конструкций, однако нужно рассматривать и другие типы. Проектировщики должны думать о том, какие типы конструкций чувствительны к непредвиденному обледенению, и поступать соответственно.

Во многих случаях только некоторые части сооружений следует рассчитывать на гололедные нагрузки, так как они более уязвимы к непредвиденному обледенению, чем сооружение в целом.

Несмотря на то, что проектирование воздушных линий электропередачи относится к области применения стандартов МЭК, проектировщики при желании могут пользоваться настоящим стандартом для мачтовых сооружений под воздушные линии электропередачи (которые не рассматриваются стандартами МЭК).

1.1 Общие положения

В настоящем стандарте рассматриваются общие принципы определения нагрузки от обледенения конструкций, типов, указанных в 1.2.

В тех случаях, когда определенная конструкция прямо не охватывается настоящим или иным стандартом или рекомендациями, проектировщики могут воспользоваться концепцией настоящего стандарта. Однако пользователь должен всегда внимательно относиться к применимости стандарта (рекомендации) к той или иной конструкции.

Практическое применение данных, приведенных в настоящем стандарте, предполагает определенное знание о площадке размещения сооружения. Необходимо иметь количественные сведения о степени "нормального" обледенения (ледовых классах) для рассматриваемой площадки. Однако для многих регионов такая информация отсутствует.

Но даже в этих случаях настоящий стандарт может быть полезным, так как местные метеорологи или другой опытный персонал могут провести с запасом надлежащую оценку ледового класса. Использование такой оценки при проектировании будет способствовать повышению безопасности сооружения по сравнению с тем, которое проектируется без учета проблемы обледенения.

2 Нормативные ссылки

Следующие нормативные документы содержат положения, которые включены в настоящий стандарт посредством ссылок в его тексте. Для датированных ссылок последующие изменения или пересмотр указанных изданий не применимы. В то же время сторонам соглашения на основе настоящего стандарта следует изыскать возможность применения наиболее поздних изданий нижеуказанных нормативных документов. Для недатированных ссылок применяют последнее издание нормативного документа. У членов ИСО и МЭК имеются указатели актуальных международных стандартов.

ISO 2394:1998, General principles on reliability for structures (Общие принципы надежности конструкций)

ISO 4354:1997, Wind actions on structures (Ветровые воздействия на сооружения)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 нарастание гололеда (accretion): Процесс нарастания гололеда на поверхности объекта, приводящий к различным типам обледенения конструкции.

3.2 коэффициент лобового сопротивления (drag coefficient): Коэффициент формы для объекта, который используется при расчете усилий от ветра в направлении его действия.

3.3 гололед (glaze): Чистый лед высокой плотности.

3.4 гололедное воздействие (ice action): Воздействие нарастающего гололеда на конструкцию, рассматриваемое как нагрузка от собственного веса гололеда, а также как воздействие ветра на обледеневшую конструкцию.

3.5 ледовый класс; IC (ice class, IC): Классификация характеристического (нормативного) значения гололедной нагрузки с предполагаемым периодом повторяемости в среднем один раз в 50 лет на контрольном гололедном коллекторе, расположенном в определенном месте.

3.6 внутриоблачное обледенение (in-cloud icing): Обледенение, вызванное переохлажденными каплями воды в облаках или туманом.

3.7 обледенение вследствие атмосферных осадков (precipitation icing): Обледенение, причинами которого могут быть:

a) переохлажденный дождь или изморось;

b) накопление мокрого снега.

3.8 период повторяемости (return period): Среднее количество лет, в течение которых в статистическом смысле происходит однократное превышение указанного воздействия.

Примечание - Длинный период повторяемости означает низкую интенсивность трансгрессии (т.е. явление происходит редко), а короткий период повторяемости означает высокую интенсивность трансгрессии (т.е. явление происходит часто).

3.9 изморозь (rime): Белый лед с включением воздуха.

4 Обозначения

В настоящем стандарте применяются следующие обозначения:

- коэффициент лобового сопротивления обледеневшего объекта;

- коэффициент лобового сопротивления для больших объектов (шириной > 0,3 м);

- коэффициент лобового сопротивления объекта, свободного от гололеда;

D - диаметр прироста гололеда или полная ширина объекта, включая гололед, мм;

- усилие от ветра, Н/м;

L - длина стенки гололеда, измеренная с наветренной стороны, мм;

m - масса отложений гололеда на метр длины, кг/м;

- масса гололеда на больших объектах, кг;

T - период повторяемости, год;

t - толщина льда, мм;

- температура воздуха, °С;

W - ширина объекта (включая лед), перпендикулярная направлению ветра, мм;

- угол между направлением ветра и продольной осью объектов, град;

- плотность льда, кг/м³;

- угол атаки ветра в вертикальной плоскости, град;

- коэффициент сплошности:

- повышенное значение , вызванное обледенением, для применения в расчетах;

ф - коэффициент сочетаний.

5 Воздействия от обледенения

5.1 Общие положения

Основные воздействия от обледенения - это повышенные вертикальные нагрузки на обледеневшую конструкцию и повышенное лобовое сопротивление, вызываемое увеличением наветренной площади. Последнее может привести к большим ветровым нагрузкам, чем при отсутствии обледенения.

Примечание - В настоящем разделе описан механизм воздействия гололедной нагрузки на конструкцию. Это поможет проектировщикам лучше понять данное явление и позволит им использовать настоящий стандарт даже в случаях, не описанных в нем.

5.2 Статические нагрузки от обледенения

Различные типы конструкций проявляют большую или меньшую чувствительность к обледенению. Несколько таких примеров приведено ниже:

a) Растянутые стальные тросы, канаты, оттяжки и т.д. обычно очень чувствительны к обледенению; соответственно, оно может привести к значительному повышению растягивающих усилий в этих элементах.

b) Тонкие решетчатые конструкции, в частности мачты с оттяжками, чувствительны к возрастанию осевых сжимающих усилий с ростом обледенения конструкции.

c) Антенны и антенные конструкции легко подвергаются перегрузкам при возрастании гололеда, если они не были предусмотрены. В частности, небольшие крепежные детали не выдерживают при добавлении повышенной нагрузки к другим воздействиям, так как лед способен с легкостью удвоить нормальную нагрузку.

d) "Провисание льда" на ненесущих элементах может оказаться разрушительным. Ненесущие элементы, такие как антенны и тросы, могут подвергаться воздействию не предусмотренных гололедных нагрузок, так как лед провисает на элементах, покрывает их или давит на них. При этом такое воздействие может оказаться значительно более высоким, чем обычная нагрузка от их обледенения.

e) Нагрузка от нарастающего гололеда может легко привести к деформации или повреждению элементов ограждающих конструкций (обшивки и т.д.) и вызвать их разрушение, если лед не сбросить прежде, чем усилия значительно возрастут.

5.3 Воздействие ветра на обледеневшие конструкции

Такие конструкции, как мачты и башни, вместе с натянутыми стальными тросами, канатами, оттяжками и т.д., являются чувствительными к повышенному лобовому сопротивлению ветра, вызванному обледенением.

Ветровое воздействие на обледеневшие конструкции может рассчитываться по тем же принципам, что и воздействие на конструкции, свободные от гололеда. Однако как размеры конструктивных элементов, так и коэффициенты лобового сопротивления подлежат изменению. Поэтому главная задача настоящего стандарта заключается в том, чтобы определить правильные значения:

- размеров и веса гололедных отложений;

- формы гололедных отложений;

- коэффициентов лобового сопротивления гололедных отложений.

5.4 Динамические воздействия

Важными динамическими характеристиками сооружения являются его собственные частоты.

Обычно собственные частоты сооружения значительно снижаются в условиях сильного обледенения. Это важно при проведении динамических исследований, так как низкие частоты, как правило, являются решающими.

Кроме того, при изменении формы поперечного сечения вследствие нарастания гололедных отложений может потребоваться проведение динамических исследований. Например, эксцентричный профиль гололеда на тросе или оттяжке может вызвать аэродинамическую неустойчивость, которая ведет к возникновению сильных колебаний (например, галопированию). Также полностью обледеневшие секции мачт или вышек могут вызвать образование вихрей, что приведет к поперечным ветровым колебаниям.

Осыпание гололеда с конструкции способно вызвать серьезные динамические воздействия и напряжения в конструкции в зависимости от типа конструкции, количества и свойств гололеда. Такие динамические воздействия требуют изучения, если рассматриваемая конструкция окажется чувствительной к ним. Для сильно обледеневших оттяжек мачт необходимо учитывать также значительные динамические вибрации, которые возникают при осыпании гололеда (см. раздел 10).

Примечание - Данное явление приводило к полному разрушению очень высоких мачт с оттяжками.

5.5 Повреждения, вызываемые падающим льдом

Если конструкция обледенела, то рано или поздно лед начнет с нее отпадать. Отпадение гололеда может быть полным или (чаще) частичным.

Опыт показывает, что отпадение гололеда начинается обычно при повышении температуры. Как правило, слой гололеда не стаивает с конструкции, а разрушается под действием малых перемещений, вибраций и т.п. и отваливается по частям.

Избежать падения льда практически невозможно, поэтому данное явление следует учитывать на стадии проектирования и выбора площадки для сооружения.

При падении с большой высоты лед может повредить несущие и ненесущие (антенны и т.д.) элементы конструкции. Оценивая риск повреждения элементов конструкции, особое внимание уделяют высоте падения льда, так как при большей высоте возрастают динамические усилия от падающего льда. Для защиты конструкций от повреждения или для минимизации повреждений используют специальную защиту в виде экранов.

Примечание - О "провисании льда" см. также перечисление d) 5.2, о несимметричном обледенении оттяжек - раздел 10 и о падении гололеда с конструкций - раздел 11.

6 Основы атмосферного обледенения

6.1 Общие положения

Выражение "атмосферное обледенение" включает в себя все процессы, при которых перемещающиеся или падающие капли воды, дождь, изморось или мокрый снег в атмосфере начинают примерзать или прилипать к любому объекту, находящемуся на открытом воздухе.

В настоящем разделе рассматриваются процессы образования гололеда и типы обледенения. Теоретические описания данных процессов приведены в приложениях С и D.

Примечание - В отличие от таких метеорологических параметров, как температура, осадки, ветер и высота снежного покрова, данные об обледенении носят крайне ограниченный характер.

Широкое разнообразие местных топографических и климатических условий, а также скудная информация об обледенении затрудняют стандартизацию гололедных воздействий.

Все это требует проведения соответствующих исследований на местном (национальном) уровне; при этом такие исследования следует проводить на базе настоящего стандарта (см. приложение В). Настоятельно необходимо приступить к сравнению собранных данных и к обмену опытными данными, так как это будет способствовать повышению качества знаний в этой области и накоплению необходимых данных для последующей детальной разработки стандарта по атмосферному обледенению.

Необходимо собрать подробную информацию о частоте обледенения, его интенсивности и т.д.

С этой целью могут применяться следующие методы:

- А - сбор имеющихся опытных данных;

- В - моделирование обледенения на основе известных метеорологических данных;

- С - прямые многолетние измерения гололеда.

Метод А эффективнее на начальном этапе, так как он позволяет быстро получить информацию в достаточном объеме. Однако при этом будет необходимо иметь разные типы конструкций, установленных в надлежащих местах, с тем чтобы собрать достаточно обширную информацию о частоте и интенсивности обледенения. Для этого потребуется консультация опытных специалистов в данных областях, например, штатных сотрудников телекоммуникационных и энергетических компаний, метеорологической службы и т.д. Рекомендуется начинать исследования именно с этого метода в ожидании результатов прямых измерений в рамках метода С.

Для метода В обычно требуются дополнительные данные или допущения о параметрах.

Принципы моделирования гололеда представлены в приложениях С и D.

Для метода С следует использовать стандартизованные измерительные устройства, находящиеся в условиях, соответствующих площадке строительства, или на действующей строительной площадке.

Очень важно, чтобы измерения проводились по определенной стандартной методике, описание которой приведено в приложении В.

Измерения следует проводить на протяжении достаточно длительного периода времени, с тем чтобы накопить надежную базу данных для последующего анализа. Период измерений может составлять от нескольких лет до десятков лет в зависимости от условий.

При этом не исключаются и кратковременные серии измерений, которые могут изучаться или отдельно, или совместно с результатами длительных метеорологических наблюдений статистическими методами или (лучше) физическими методами в сочетании с теоретическими моделями.

6.2 Типы обледенения

6.2.1 Общие положения

Атмосферное обледенение традиционно классифицируется согласно двум различным процессам образования гололеда:

a) обледенение вследствие атмосферных осадков;

b) внутриоблачное обледенение.

При этом для классификации допускается использовать и другие параметры, см. таблицы 1 и 2.

Физические свойства и внешний вид обледенения зависят от метеорологических условий во время образования гололеда.

Помимо характеристик, указанных в таблице 1, для описания характера обледенения допускается использовать и другие параметры, такие как прочность на сжатие (текучесть и разрушение), прочность на сдвиг и т.д.

Максимальная толщина стенки гололеда зависит от нескольких факторов, самыми важными из которых являются влажность, температура и продолжительность гололедообразования.

Главные предпосылки для существенного обледенения - размеры открытой поверхности объекта и его ориентация к направлению ветра при гололедообразовании. Более детально данный вопрос рассматривается в разделе 7.

Таблица 1 - Типовые характеристики атмосферного обледенения

Тип льда	Плотность кг/м³	Адгезия и когезия	Общий внешний вид
Тип льда	Плотность кг/м³	Адгезия и когезия	Цвет	Форма
Гололед	900	Сильная	Прозрачный	Равномерно распределенная/сосульки
Мокрый снег	300-600	Слабая (образование)	Белый	Равномерно распределенная/эксцентричная
Мокрый снег	300-600	сильная (замерзание)	Белый	Равномерно распределенная/эксцентричная
Твердая изморозь	600-900	Сильная	Матовый	Эксцентричная, с наветренной стороны
Мягкая изморозь	200-600	От слабой до средней	Белый	Эксцентричная, с наветренной стороны

Примечание - На практике гололедные отложения образуются слоями, состоящими из разных типов льда (см. таблицу 1), однако с точки зрения проектировщика типы льда не требуют более детального описания. В таблице 2 приведен общий обзор основных метеорологических параметров, управляющих гололедообразованием.

Облако или туман состоят из мелких капель воды или кристаллов льда. Даже если температура находится ниже точки замерзания воды, капли воды могут оставаться в жидком состоянии. Такие переохлажденные капли немедленно замерзают при столкновении с объектами, находящимися в воздушном потоке.

Таблица 2 - Метеорологические параметры, управляющие атмосферным обледенением

Тип льда	Температура воздуха °С	Скорость ветра м/с	Размер капли	Содержание воды в воздухе	Типовая продолжительность осадков
Обледенение вследствие атмосферных осадков
Гололед (замерзающий дождь или изморозь)	- 10 < t_а < 0	Любая	Большой	Среднее	Часы
Мокрый снег	0 < t_а < + 3	Любая	Хлопья	Очень высокое	Часы
Внутриоблачное обледенение
Гололед	См. рисунок 1	См. рисунок 1	Средний	Высокое	Часы
Твердая изморозь	См. рисунок 1	См. рисунок 1	Средний	Средний	Дни
Мягкая изморозь	См. рисунок 1	См. рисунок 1	Малый	Низкое	Дни

Примечание 2 - Если скорость потока капель воды в направлении объекта ниже скорости замерзания, то каждая капля замерзает прежде, чем следующая капля успеет удариться о то же место. В этом случае обледенение называется сухим.

При увеличении потока воды обледенение становится влажным, так как не достаточно времени для замерзания капель до столкновения со следующими каплями.

В общем случае сухое обледенение приводит к образованию различных типов изморози (с содержанием пузырьков воздуха), в то время как влажное обледенение всегда приводит к образованию гололеда (твердого и прозрачного).

На рисунке 1 показаны параметры, управляющие образованием основных типов обледенения.

Плотность образующегося льда изменяется в широком диапазоне: низкая (мягкая изморозь) - средняя (твердая изморозь) - высокая (гололед).

Примечание - С увеличением содержания жидкой воды и уменьшением размера объекта происходит смещение кривых влево.

Рисунок 1 - Тип обледенения как функция скорости ветра и температуры воздуха

6.2.2 Гололед

Гололед - тип атмосферного обледенения, который имеет самую высокую плотность. Гололед образуется из замерзающего дождя, изморози или внутриоблачного обледенения и, как правило, приводит к равномерно распределенному обледенению.

Гололед может привести также к образованию сосулек; в этом случае лед будет иметь асимметричную форму.

Образование гололеда возможно на любых объектах, когда изморозь или дождь идут при температуре ниже точки замерзания.

Примечание - Ледяной дождь или изморозь образуются, когда теплый воздух на высоте расплавляет кристаллы снега и образует дождевые капли, которые затем падают и проходят через переохлажденный слой воздуха близко к земле. Такие температурные инверсии могут возникать в связи с теплыми фронтами или в долинах, где холодный воздух может оказаться запертым ниже верхних, более теплых воздушных слоев.

Температура на поверхности обледенения близка к точке замерзания, и поэтому жидкая вода под действием ветра и гравитации может обтекать объект и замерзать также с подветренной стороны.

Скорость образования гололеда зависит от следующих факторов:

- интенсивность атмосферных осадков;

- скорость ветра;

- температура воздуха.

6.2.3 Мокрый снег

Мокрый снег может прилипать к поверхности объекта благодаря наличию свободной воды в частично растаявших кристаллах снега. Поэтому налипание снега происходит в тот момент, когда температура воздуха немного выше точки замерзания.

Если после налипания мокрого снега температура снизится, то снег замерзнет. Плотность и прочность налипания могут варьироваться в зависимости от многих факторов, включая долю растаявшей воды и скорость ветра.

6.2.4 Изморозь

Изморозь - наиболее общий тип внутриоблачного обледенения с образованием стенки с наветренной стороны линейных невращаемых объектов, т.е. объектов, которые не поворачиваются вокруг продольной оси из-за эксцентричной гололедной нагрузки.

При значительном обледенении небольших линейных объектов поперечное сечение стенки изморози имеет почти треугольную форму, верхний угол которой направлен в наветренную сторону, но по мере увеличения ширины (диаметра) объекта стенки льда начинают изменять свою форму (см. раздел 7).

Равномерно распределенный слой льда может сформироваться также в процессе внутриоблачного обледенения, когда объектом является почти горизонтальная "струна" (линейной формы), поворачивающаяся вокруг своей оси. Обледенение с наветренной стороны "струны" заставляет ее поворачиваться при достижении достаточного веса льда. Данный процесс может продолжаться в течение всего процесса гололедообразования. В результате этого процесса вокруг "струны" образуется гололед более или менее цилиндрической формы.

Примечание - При температурах ниже примерно минус 20 °С содержание жидкой воды в воздухе становится таким незначительным, что внутриоблачного обледенения не происходит.

Наиболее интенсивное обледенение в виде изморози происходит в открытых горах (на побережье или материковой части) или там, где горные долины заставляют влажный воздух проходить через перевалы с последующим подъемом и увеличением скорости ветра за перевалом.

Интенсивность образования изморози зависит от следующих факторов:

- размеры открытой части объекта;

- скорость ветра;

- содержание жидкой воды в воздухе;

- распределение размеров капель;

- температура воздуха.

6.2.5 Другие типы льда

Иней, продукт прямого перехода паров воды в лед, характерен для низких температур. Иней имеет низкую плотность и прочность, поэтому он не оказывает существенных нагрузок на конструкции.

6.3 Влияние топографии

Региональная и местная топография изменяет вертикальные потоки воздушных масс, влияя на интенсивность осадков облачной структуры и, соответственно, на условия обледенения.

Влияние местности на внутриоблачное обледенение и на обледенение в результате атмосферных осадков ощущается по-разному. В целом, топография может быть использована как основа для определения гололедных зон. Чаще всего подробное описание должно включать в себя следующее:

- расстояние от побережья (в наветренную/подветренную сторону);

- высота над уровнем моря;

- местная топография (равнины, долины);

- стороны гор, обращенные к морскому климату (в наветренную сторону);

- высокогорные области, закрытые более высокими горами;

- высокие горы, расположенные на высоких уровнях местности.

Наиболее сильное обледенение часто возникает в горных районах, где могут создаваться условия как для внутриоблачного обледенения, так и обледенения под воздействием атмосферных осадков. При этом последний тип обледенения обычно вызывается мокрым снегом.

Примечание - Когда ветер дует с моря, горы направляют влажный воздух вверх, в результате чего происходят конденсация паров воды и выпадение капель на наветренную сторону гор из-за охлаждения поднятого влажного воздуха.

На подветренной стороне гор воздух облаков опускается, и капли воды (или кристаллы льда) испаряются, в результате чего облака рассеиваются.

В горной местности локальная поверхность скалы высотой примерно 50 м может привести к существенному снижению внутриоблачного обледенения с ее подветренной стороны.

Дополнительный подъем воздуха более высокими горами, расположенными дальше от побережья, вызывает новую конденсацию и образование облаков. Однако в данном случае содержание жидкой воды в воздухе уже было снижено во время прохождения облаков через прибрежные горы. Поэтому в горах, расположенных дальше от побережья, обледенение происходит менее интенсивно.

В долинах, где холодный воздух попадает в "ловушку", интенсивное обледенение под воздействием атмосферных осадков происходит чаще всего на дне долины, а не на окружающих склонах.

6.4 Изменение обледенения с высотой над поверхностью земли

Интенсивность обледенения сооружений может сильно изменяться в зависимости от высоты сооружения над уровнем земли, однако простая модель распределения гололеда в зависимости от высоты еще не построена.

В некоторых случаях лед на небольшой высоте над уровнем земли отсутствует, но на более высоких уровнях гололедная нагрузка может быть значительной, и наоборот.

Если образование сильного обледенения представляется возможным, то рекомендуется продолжить метеорологические наблюдения на данной площадке.

Примечание - На рисунке 2 показан типичный коэффициент увеличения массы гололеда с высотой над уровнем земли (но не над уровнем моря). Данный коэффициент допускается применять для всех типов гололеда (при отсутствии конкретных данных для данной местности), однако в действительности ситуация может оказаться более сложной, чем показано на рисунке 2.

Влияние высоты может быть выражено также посредством установления ледовых классов для разных уровней высотных сооружений, таких как мачты, башни, вышки, подъемники и т.д.

Примечание - Высотный коэффициент K_h = e^0,01H.

Рисунок 2 - Типичное изменение массы гололеда с высотой над уровнем земли

7 Обледенение конструкций

7.1 Общие положения

В настоящем разделе рассматриваются принципы и процедуры определения характеристик гололедных воздействий на сооружения.

Для определения гололедных воздействий необходимо знать размеры и массу обледенения.

Метеорологические параметры, а также физические свойства льда и продолжительность обледенения определяют размеры и вес гололедных отложений, образовавшихся на заданном объекте.

Форма обледенения зависит, главным образом, от степени и типа обледенения, а также от размера, формы и ориентации объекта, подвергающегося воздействию.

Типы обледенения, указанные ниже, подразделяются на гололед (G) и изморозь (R). Мокрый снег относится к изморози.

Примечание - В одних и тех же метеорологических условиях интенсивность обледенения может изменяться с изменением размеров, формы и ориентации объекта, подверженного обледенению, по отношению к действию ветра.

Наиболее сильное обледенение происходит на объектах, расположенных в плоскости, перпендикулярной направлению ветра, а также на объектах с малыми размерами поперечного сечения. Например, лед быстрее нарастает на тонкой проволоке, чем на толстой. Однако при продолжительном обледенении размеры образовавшегося гололеда на обоих объектах будут почти одинаковыми. Поэтому такие объекты, как канаты, мачтовые оттяжки, элементы антенн, решетчатые конструкции и т.д. могут подвергаться более интенсивному обледенению, чем объекты больших размеров или конструкции сплошного типа. По этой же причине на объектах больших размеров обледенение будет концентрироваться на краях, острых кромках и т.д. Что касается "одномерных" объектов (например, проволоки), расположенных параллельно направлению ветра, то они почти не будут подвергаться обледенению.

7.2 Ледовые классы

Для того чтобы выразить ожидаемое значение толщины стенки гололеда, образовавшегося на определенной площадке, вводится понятие "ледовый класс" (IC).

Ледовый класс - параметр, который должен использоваться проектировщиками для определения предполагаемой степени обледенения на данной площадке.

Метеорологи могут предоставить информацию о ледовых классах, по которым определяют степень обледенения на определенной площадке. Интенсивность обледенения определяется ледовым классом, который в общих чертах указывает, какая толщина стенки гололеда ожидается и может быть учтена при определении соответствующих размеров.

Данные по ледовым классам в настоящем разделе используются в качестве рекомендаций, на основании которых можно определить гололедные воздействия при проектировании. Указанные ледовые классы охватывают возможные изменения толщины стенки гололеда для большинства, но не для всех площадок (для экстремальных обледенений следует применять IC G6 и R10 в таблицах 3 и 4).

Примечание - При отсутствии опытных данных для получения необходимой информации по конкретной площадке следует провести измерения и/или модельные исследования.

В отдельных областях ледовые классы могут меняться на достаточно коротких расстояниях. Измерения следует проводить там, где ожидается наиболее интенсивное обледенение, или на указанных строительных площадках (см. приложение В).

7.3 Определение ледового класса, IC

Ледовые классы определяются характеристическим значением толщины стенки гололеда на контрольном коллекторе с 50-летним периодом повторяемости. Данный контрольный коллектор представляет собой цилиндр диаметром 30 мм и длиной не менее 0,5 м, расположенный на высоте 10 м над поверхностью земли и медленно поворачивающийся вокруг своей оси (см. В.3 приложение В).

Ледовые классы можно определить:

- по метеорологическим и/или топографическим данным совместно с использованием модели обледенения, или

- по массе (весу) гололеда на погонный метр длины конструкции, измеренной на площадке.

Вышеизложенное означает, что при наличии одного из указанных выше наборов данных можно определить правильный ледовый класс для определенной площадки.

Ледовые классы определяют и для гололеда, и для изморози, так как их характеристики отличаются друг от друга. Класс ICG предназначен для гололедных отложений, а ICR - для изморозевых отложений (мокрый снег рассматривают в данном случае как изморозь).

Массу гололеда всегда рассчитывают как площадь поперечного сечения образовавшегося гололеда (за пределами площади поперечного сечения заключенного в нем объекта), умноженную на плотность гололедных отложений.

7.4 Гололед

7.4.1 Общие положения

Классы ICG (гололед) определяются как определенная толщина стенки гололеда на контрольном ледовом коллекторе. В таблице 3 указаны значения толщины стенки и массы льда для каждого гололедного класса (ICG). На рисунке 3 приведена модель возможного обледенения по классу гололеда.

Таблица 3 - Ледовые классы для гололеда (ICG) (плотность льда - 900 кг/м³)

Ледовый класс (IC)	Толщина стенки гололеда t, мм	Масса гололеда m, кг/м
		Диаметр цилиндра, мм
		10	30	100	300
G1	10	0,6	1,1	3,1	8,8
G2	20	1,7	2,8	6,8	18,1
G3	30	3,4	5,1	11,0	28,0
G4	40	5,7	7,9	15,8	38,5
G5	50	8,5	11,3	21,2	49,5
G6	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

7.4.2 Гололед на решетчатых конструкциях

Значения массы и размеров, приведенные на рисунке 3 и в таблице 3, могут быть использованы непосредственно, и обычно нет необходимости в корректировке гололеда из-за наложения в местах пересечения конструктивных элементов. Если показывает опыт, разрешаются допуски на интенсивное образование сосулек. В частности, это касается ICG3 и выше, в результате чего ветровые и гололедные нагрузки могут оказаться выше нагрузок, указанных в настоящем стандарте.

Рисунок 3 - Модель гололедного обледенения

Указанная толщина льда действительна также и для наклонных элементов. Толщину измеряют перпендикулярно длинной оси стержня, и она всегда является одинаковой во всех направлениях вокруг стержня/оси.

7.5 Изморозь

7.5.1 Общие положения

Класс ICR определяется как определенная масса льда на контрольном ледовом коллекторе. В таблице 4 показана зависимость между значениями массы и размеров льда и формой и размерами объекта, а также плотностью льда.

Если не указано иное, следует считать, что для профилей шириной до 300 мм вся изморозь имеет эллиптическую форму (см. рисунок 4).

В таблице 4 представлены значения массы льда и размеры для каждого ледового класса изморози (ICR).

Таблица 4 - Ледовые классы изморози (ICR)

Ледовый класс (IC)	Масса льда m, кг/м	Диаметр изморози, мм, для объектов диаметром 30 мм
		Плотность изморози, кг/м³
		300	500	700	900
R1	0,5	55	47	43	40
R2	0,9	69	56	50	47
R3	1,6	88	71	62	56
R4	2,8	113	90	77	70
R5	5,0	149	117	100	89
R6	8,9	197	154	131	116
R7	16,0	262	204	173	153
R8	28,0	346	269	228	201
R9	50,0	462	358	303	268
R10	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

1 - направление ветра

Рисунок 4 - Модель изморозевого обледенения (лист 1)

1 - направление ветра

Рисунок 4 - лист 2

Модель изморозевого обледенения на рисунке 4 основана на предварительном условии, что ледовый коллектор является невращаемым и почти горизонтальным.

В общем случае, масса отложений гололеда на профилях определяется классом ICR и плотностью льда, но размеры обледенения необходимо вычислить.

7.5.2 Изморозь на отдельных элементах

7.5.2.1 Общие положения

Для практического использования настоящего стандарта необходимо иметь информацию, подобную сведениям, указанным в нижеследующих таблицах. Как только определен класс ICR, могут быть вычислены соответствующие размеры стенки гололеда. Данные размеры могут незначительно изменяться в зависимости от используемого типа (стального) сечения.

7.5.2.2 Тонкие конструктивные элементы объекта шириной 300 мм

На рисунках 4 и 5 показаны модели обледенения, объясняющие, как предположительно будут сформированы отложения гололеда и, следовательно, как будут составлены уравнения.

Размеры в миллиметрах

1 - направление ветра

Рисунок 5 - Модель изморозевого обледенения для больших объектов

При наличии более точной информации, полученной, например, в результате прямых измерений, ее следует использовать. В противном случае для вычисления нагрузок и воздействий необходимо использовать следующие таблицы.

Примечание 1 - На рисунке 4 показана расчетная модель изморозевого обледенения стержней размерами до 300 мм. На модели показано, что обледенение нарастает против направления действия ветра (с наветренной стороны объекта).

Заштрихованная область W (ширина объекта) или 0,5W показывает первоначальное обледенение без какого-либо увеличения ширины объекта. Отметка 8t показывает путь дальнейшего обледенения, где t (толщина стенки гололеда) - приращение, измеренное перпендикулярно направлению ветра.

Обледенение на профилях Е и F начинается без увеличения размеров поперечных сечений.

Размер L - приращение ширины исходных профилей, и поэтому для расчета ветровой нагрузки оно добавляется к W (безо льда).

В таблицах 5-7 указаны размеры стенки гололеда для типовых профилей и форм поперечного сечения, вычисленные исходя из плотности льда 500 кг/м³. Если требуемые значения (например, размеров и плотности) невозможно найти в таблицах, их нужно рассчитать с помощью уравнений приложения А.

Несмотря на то, что значения в таблицах 5-7 кажутся почти одинаковыми, было признано целесообразным выделить несколько основных типов поперечных сечений исходя из того, что в будущем могут выявиться еще большие различия.

Таблица 5 - Размеры обледенения эллиптической формы на стержнях, типы А и В* (действительно только для внутриоблачного обледенения; плотность льда - 500 кг/м³)

Форма профилей стержней: типы А и В
Ширина объекта, мм		10		30		100		300
IC	Масса льда m, кг/м	Размеры стенки гололеда, мм
IC	Масса льда m, кг/м	L	D	L	D	L	D	L	D
R1	0,5	54	22	34	35	13	100	4	300
R2	0,9	78	28	54	40	23	100	8	300
R3	1,6	109	36	82	47	41	100	14	300
R4	2,8	150	46	120	56	67	104	24	300
R5	5,0	207	60	174	70	106	114	42	300
R6	8,9	282	79	247	88	165	129	76	300
R7	16,0	384	105	348	113	253	151	136	300
R8	28,0	514	137	478	146	372	181	217	317
R9	50,0	694	182	656	190	543	223	344	349
R10	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

* См. рисунок 4.

Таблица 6 - Размеры стенки гололеда эллиптической формы на стержнях, типы С и D** (действительно только для внутриоблачного обледенения; плотность льда - 500 кг/м³)

Форма профилей стержней: типы С и D
Ширина объекта, мм		10		30		100		300
IC	Масса льда m, кг/м	Размеры стенки гололеда, мм
IC	Масса льда m, кг/м	L	D	L	D	L	D	L	D
R1	0,5	56	23	36	35	13	100	4	300
R2	0,9	80	29	57	40	23	100	8	300
R3	1,6	111	37	86	48	41	100	14	300
R4	2,8	152	47	124	57	68	105	24	300
R5	5,0	209	61	179	71	111	115	42	300
R6	8,9	284	80	253	90	173	131	76	300
R7	16,0	387	105	355	115	265	154	136	300
R8	28,0	517	138	484	147	387	184	224	318
R9	50,0	696	183	663	192	560	227	361	353
R10	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

** См. рисунок 4.

Примечание 2 - Цилиндрическая форма обледенения действительна только для тонких элементов с низкой жесткостью на кручение, с уклоном не более 45° к горизонтальной плоскости (например, канаты, стальные тросы и т.д.). В таких случаях размеры обледенения можно рассчитать по массе льда соответствующего ледового класса ICR (см. таблицу 4).

Таблица 7 - Размеры стенки гололеда эллиптической формы на стержнях, типы Е и F* (действительно только для внутриоблачного обледенения; плотность льда - 500 кг/м³)

Форма профилей стержней: типы Е и F
Ширина объекта, мм		10		30		100		300
IC	Масса льда m, кг/м	Размеры стенки гололеда, мм
IC	Масса льда m, кг/м	L	D	L	D	L	D	L	D
R1	0,5	55	23	29	34	0	100	0	300
R2	0,9	79	29	51	39	0	100	0	300
R3	1,6	111	36	81	47	9	100	0	300
R4	2,8	152	47	121	57	39	100	0	300
R5	5,0	209	61	177	70	87	109	0	300
R6	8,9	284	80	251	89	154	126	0	300
R7	16,0	387	105	353	115	250	150	40	300
R8	28,0	517	138	483	147	376	181	142	300
R9	50,0	696	183	662	192	551	225	294	336
R10	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

* См. рисунок 4.

Значения в таблицах следует изменять в соответствии с другими значениями размеров профилей и плотностей льда; см. уравнения, приведенные в приложении А.

7.5.2.3 Одиночные элементы объектов шириной W > 300 мм

Когда размеры профиля увеличиваются, и постепенно изменяется форма в направлении других типов поперечных сечений, целесообразно использовать другую модель обледенения. При увеличении размеров объекта обледенение изменится количественно и по форме.

Поэтому для больших объектов необходимо изменить модель обледенения, с тем чтобы максимально повысить уровень достоверности.

На рисунке 5 показана заданная модель изморозевого обледенения на больших объектах, размеры W которых составляют от 300 мм до 5 м. В таблицах 8 и 9 указаны размеры и значения массы для больших объектов.

Примечание - В пределах каждого ледового класса ICR длина L стенки гололеда при W = 300 мм (согласно рисункам 5 и 6) сохраняется постоянной при всех значениях ширины объекта, а масса постепенно увеличивается с возрастанием ширины объекта. Форма больших объектов соответствует типам на рисунке 4.

Профили при W > 300 мм и нерешетчатые конструкции, такие как бетонные башни, облицовка или другие конструкции с коэффициентом сплошности, близким или равным 1,0, должны обрабатываться в соответствии с рекомендациями настоящего раздела; при этом для W не существует верхнего предела.

Изменение модели обледенения для больших объектов приводит к пропорционально меньшей ветровой нагрузке с учетом обледенения по сравнению с нагрузкой без обледенения, чем модель для объектов меньших размеров, но при некотором увеличении массы гололеда, т.е. значения массы в таком случае превысят ожидаемые согласно определениям ледового класса ICR.

На рисунке 5 показана модель обледенения для объектов шириной W более 300 мм. Значения массы гололеда возрастают, но не так быстро, как для меньших объектов.

Для наиболее распространенных форм объектов больших размеров в таблицах 8 (плоские объекты) и 9 (круглые объекты) указаны размеры и массы гололеда для объектов шириной 300, 500, 1000, 3000 и 5000 мм.

Для объектов малых размеров плотность льда принимают 500 кг/м³, и все значения следует устанавливать при других плотностях и/или других размерах. Используемые уравнения приведены в приложении А.

Таблица 8 - Размеры и массы обледенения для больших плоских объектов (действительно только для внутриоблачного обледенения; плотность льда - 500 кг/м³)

Профиль объекта: большие плоские объекты
Ширина объекта, мм			300		500		1000		3000		5000
IC	Масса льда m, кг/м	Длина гололеда L, мм, и масса m, кг/м
		L, все		m		m		m		m		m
R1	0,5	4		0,5		0,9		2,0		6,2		10,5
R2	0,9	8		0,9		1,7		3,6		11,2		18,9
R3	1,6	14		1,6		3,0		6,4		19,9		33,5
R4	2,8	24		2,8		5,2		11,1		34,9		58,7
R5	5,0	42		5,0		9,2		19,9		62,3		105
R6	8,9	76		8,9		16,5		35,3		111		186
R7	16,0	136		16,0		29,6		63,5		199		335
R8	28,0	224		28,0		50,4		106		330		554
R9	50,0	361		50,0		86,1		176		537		898
R10	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

Таблица 9 - Размеры и массы обледенения для больших круглых объектов (действительно только для внутриоблачного обледенения; плотность льда - 500 кг/м³)

Профиль объекта: большие круглые объекты
Ширина объекта, мм			300		500		1000		3000		5000
IC	Масса льда m, кг/м	Длина гололеда L, мм и масса m, кг/м
		L, все		m		m		m		m		m
R1	0,5	4		0,5		0,9		2,0		6,2		10,5
R2	0,9	8		0,9		1,7		3,6		11,2		18,9
R3	1,6	14		1,6		3,0		6,4		19,9		33,5
R4	2,8	24		2,8		5,2		11,1		34,9		58,7
R5	5,0	42		5,0		9,2		19,9		62,3		105
R6	8,9	76		8,9		16,5		35,3		111		186
R7	16,0	136		16,0		29,6		63,5		199		335
R8	28,0	217		28,0		49,7		104		321		538
R9	50,0	344		50,0		84,4		171		515		859
R10	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

7.6 Изморозь на решетчатых конструкциях

7.6.1 Общие положения

Если конструкции изготовлены из тонких взаимосвязанных элементов (например, решетчатые мачты), толщина стенки гололеда может нарастать совместно, образуя большие массивы гололеда, чем это возможно для сплошных, неперфорированных профилей.

Базовым параметром гололедной нагрузки, используемым при проведении расчетов, является количество гололеда на одиночных элементах (стержнях) конструкции. В данном случае количество гололеда может выражаться как ледовый класс ICR, так как он определяет массу и размеры профиля со льдом.

Ледовый класс ICR может включать в себя всю обледеневшую конструкцию, а не какой-либо отдельный элемент. Пример такой обледеневшей конструкции - обледеневшая бетонная башня.

Если базовой характеристикой является определенный ледовый класс ICR, то это позволит определить массу отложений гололеда на профиле любого размера и рассчитать все размеры гололеда на профиле с помощью таблиц или уравнений приложения А.

Примечание - После того как по таблице 4 будет определен ледовый класс ICR, полученную информацию следует использовать совместно с таблицами 5-7 для определения массы и размеров гололеда для других (нормальных) типов профилей.

Предполагается, что обледенение будет иметь эллиптическую форму, и его плотность должна быть определена (см. таблицу 1).

Для высоких ледовых классов ICR размеры обледенения (таблицы 5-7) могут образовать значительные перекрытия гололеда в точках пересечения конструктивных элементов из-за толщины льда. Массу гололеда можно уменьшить путем учета таких перекрытий (длина обледенения элемента короче конструктивной длины этого элемента). Как было сказано выше, обледенение может перерасти в массивную конструкцию.

Поэтому, рассчитывая общую гололедную нагрузку на конструкцию такого типа, важно знать механизм обледенения.

Общую массу льда (собственный вес льда) следует определять как сумму масс льда на метр длины, где указанные погонные массы принимают по таблицам (или вычисляют согласно приложению А). Можно сделать поправку на перекрытия гололеда в точках пересечения конструктивных элементов.

7.6.2 Направление стенки гололеда на конструкции

Оптимальная ситуация для определения гололедной нагрузки - это ситуация, когда известна информация о направлении ветра при обледенении. В этом случае толщина стенки гололеда известна, а направление ветра фиксировано, независимо от направления ветра, которое использовалось для проектирования конструкции без учета гололеда.

Однако ситуация может быть иной, и тогда ветровую нагрузку следует определять исходя из самых неблагоприятных условий. Стенки гололеда должны располагаться на конструкции таким образом, как если бы направление ветровой нагрузки было перпендикулярно направлению ветра, которое использовалось при расчете конструкции без гололеда. Так как многие конструкции должны быть исследованы на несколько направлений ветра, данную процедуру следует повторить для каждого направления ветра.

Так как многие поперечные сечения конструкции имеют разные размеры (например, ширину профиля), при рассмотрении с разных направлений в горизонтальной плоскости будут изменяться размеры стенки гололеда.

Поэтому для каждого направления ветра следует проводить новые вычисления количества гололеда.

Примечание - Можно использовать более простой метод расчета ("с запасом"): определяют направление обледенения, при котором создается максимальное ветровое воздействие на рассматриваемую конструкцию. Данное ветровое воздействие и соответствующую ему гололедную нагрузку используют для всех исследуемых направлений ветра.

7.6.3 Обледенение элементов, наклонных по отношению к направлению ветра

Продольная ось стенки гололеда должна быть всегда горизонтальной, поэтому все размеры гололеда измеряют в горизонтальной плоскости.

Так как наклон по отношению к ветру измеряют в горизонтальной плоскости (см. рисунок 6), масса гололеда вдоль оси элемента составляет , где m принимают по таблицам.

Для того чтобы всегда получать некоторое значение гололедной нагрузки на горизонтальных элементах с продольной осью в направлении ветра, угол следует принимать не менее 10 , что соответствует изменению направления ветра (во всех плоскостях) 10 во время обледенения.

Примечание - Это означает, что на стержне, теоретически расположенном параллельно направлению ветра при обледенении, образование гололеда будет происходить под углом наклона 10 , в результате чего толщина льда составит 10 , где L - это длина стенки гололеда, принятая по таблице. Масса льда, измеренная вдоль длины стержня, составит 10 , где m принимают по таблицам (или рассчитывают с помощью уравнений приложения А).

1 - направление ветра; 2 - масса льда m на единицу длины

Рисунок 6 - Расчеты для наклонных элементов (круглый стержень показан в горизонтальной плоскости)

8 Ветровые воздействия на обледеневшие конструкции

8.1 Общие положения

В общем случае ветровые нагрузки рассчитывают в соответствии с общепринятыми стандартными процедурами (ИСО 4355). Однако размеры и коэффициенты лобового сопротивления при гололеде изменяются относительно состояния "отсутствие гололеда" в соответствии с настоящим стандартом.

Для того чтобы провести расчет ветровых нагрузок для покрытой гололедом конструкции, требуются значения коэффициентов лобового сопротивления для обледеневшей конструкции C_i. В большинстве случаев значения С_i отличаются от коэффициентов лобового сопротивления для конструкции при отсутствии гололеда С₀. При этом значения С_iмогут в определенной степени быть связаны со значениями С₀, которые могут использоваться для вывода значений С_i.

Информацию о значениях С₀ можно найти почти для любых формы и размера, которые вместе с данными поверхностного состояния изморози используют для расчета значений С_i, приведенных ниже.

Все значения C_i следует использовать при размерах обледенения, которые имеют большие значения, чем при отсутствии гололеда.

Коэффициент лобового сопротивления всегда является действительным для направления ветра, перпендикулярного плоскости, содержащей продольную ось объекта (профиля). Другие углы наклона для данной плоскости следует корректировать, например, с помощью уравнений, приведенных в 8.3.

8.2 Одиночные элементы

8.2.1 Общие положения

Такие элементы являются обычными профилями различных размеров и форм поперечного сечения. В настоящем стандарте предоставлены значения С₀ (перпендикулярно к длине, гололед отсутствует) для всех используемых профилей.

Коэффициент лобового сопротивления для покрытого гололедом элемента зависит от типа профиля, его значения С₀, ледового класса, типа гололеда, ширины элемента и направления ветра относительно оси обледенения.

8.2.2 Коэффициенты лобового сопротивления для гололеда

Важно использовать обоснованные значения для коэффициентов лобового сопротивления на обледеневших элементах; обычно они отличаются от значений для этих же элементов, но при отсутствии гололеда.

Значения таблиц 10-15 выбраны исходя из типичных естественных форм обледенения и обычных используемых значений для сечений примерно таких же форм и размеров, как и обледеневшие элементы.

По возможности следует найти и использовать более надежные значения. В противном случае надлежит использовать коэффициенты, приведенные ниже.

Примечание - Считается, что гололед распределяется равномерным слоем по всей поверхности объекта (см. 7.4). При такой модели обледенения выравниваются все различия в поперечном сечении элемента, обеспечивая тем самым более или менее равномерную форму. Основной эффект в отношении коэффициента лобового сопротивления заключается в предположении, что значения C_i, будут увеличиваться для поперечных сечений круглой формы и уменьшаться на краевых поперечных сечениях по сравнению со значениями без обледенения; при этом чем выше ледовый класс (IC), тем сильнее проявляется данный эффект.

Последнее значение C_i предназначено для самого высокого ледового класса IC, который составляет около 1,4, как и для поперечного сечения круглой формы с шероховатой поверхностью.

В таблице 10 содержатся рекомендуемые значения C_i для разных значений С₀, и для всех ледовых классов ICG. Следует отметить, что для высоких ледовых классов ICG возможно образование сосулек, что может привести к увеличению значений C_i. Данная модель может быть применена к элементам, ширина которых без обледенения составляет примерно 0,3 м.

Большие сплошные объекты меньше зависят от обледенения. Поэтому считается, что влияние гололеда можно не учитывать для элементов, ширина которых составляет 5 м и более.

Таблица 10 - Коэффициенты C_i для гололеда на стержнях

Ледовый класс (IC)	Толщина стенки гололеда, мм	Коэффициенты C_i для гололеда на стержнях
		Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
		0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
G1	10	0,68	0,88	1,08	1,28	1,48	1,68	1,88
G2	20	0,86	1,01	1,16	1,31	1,46	1,61	1,76
G3	30	1,04	1,14	1,24	1,34	1,44	1,54	1,64
G4	40	1,22	1,27	1,32	1,37	1,42	1,47	1,52
G5	50	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40
G6	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

Рекомендуется использовать следующие значения C_i для объектов шириной от 0,3 м до 5,0 м; они были рассчитаны с помощью линейной интерполяции важнейших параметров, включая толщину стенки гололеда, значения С₀ и ширину элементов.

Для объектов шириной > 5,0 м можно допустить, что значения C_i равны С₀ (без обледенения).

В таблицах 11-15 приведены значения C_i для больших объектов и ледовых классов ICG1-ICG5.

Таблица 11 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICG1, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без гололеда С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	0,68	0,88	1,08	1,28	1,48	1,68	1,88
1,0	0,65	0,86	1,07	1,28	1,48	1,69	1,90
2,0	0,61	0,83	1,05	1,27	1,49	1,71	1,92
3,0	0,58	0,81	1,03	1,26	1,49	1,72	1,95
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 12 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICG2, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без гололеда С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	0,86	1,01	1,16	1,31	1,46	1,61	1,76
1,0	0,81	0,97	1,14	1,30	1,47	1,63	1,80
2,0	0,73	0,92	1,10	1,29	1,47	1,66	1,85
3,0	0,65	0,86	1,07	1,28	1,48	1,69	1,90
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 13 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICG3, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без гололеда С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	1,04	1,14	1,24	1,34	1,44	1,54	1,64
1,0	0,96	1,08	1,20	1,33	1,45	1,57	1,69
2,0	0,84	1,00	1,15	1,31	1,46	1,62	1,77
3,0	0,73	0,92	1,10	1,29	1,47	1,66	1,85
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 14 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICG4, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без гололеда С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	1,22	1,27	1,32	1,37	1,42	1,47	1,52
1,0	1,11	1,19	1,27	1,35	1,43	1,51	1,59
2,0	0,96	1,08	1,20	1,33	1,45	1,57	1,69
3,0	0,81	0,97	1,14	1,30	1,47	1,63	1,80
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 15 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICG5, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без гололеда С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40	1,40
1,0	1,27	1,30	1,34	1,38	1,41	1,45	1,49
2,0	1,07	1,16	1,26	1,35	1,44	1,53	1,62
3,0	0,88	1,03	1,17	1,31	1,46	1,60	1,74
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

8.2.3 Коэффициенты лобового сопротивления для изморози

Важно использовать обоснованные значения для коэффициентов лобового сопротивления на покрытых гололедом элементах; обычно они отличаются от значений для этих же элементов без гололеда.

Значения, приведенные ниже, выбраны исходя из типичных естественных форм обледенения и обычных используемых значений для сечений примерно таких же форм и размеров, как и обледеневшие элементы.

При возможности следует найти более надежные значения. В противном случае надлежит использовать коэффициенты, приведенные ниже.

Примечание 1 - Описание выбранной модели для изморозевого обледенения приведено в 7.6.

Как и для гололедного обледенения, изморозевое обледенение также минимизирует разницу коэффициентов лобового сопротивления для профилей с различными формами поперечного сечения.

Для самых жестких ледовых классов ICR следует ожидать, что тонкие элементы будут иметь одинаковые значения C_i, независимо от исходных форм профиля.

Значением С для определенного поперечного сечения без обледенения является С₀. Считается, что в ICR9 значение C_i равняется 1,6 при всех значениях ширины объекта (без гололеда) до 300 мм.

Все последующие значения C_i действительны для направления ветра перпендикулярно стенке гололеда и продольной оси элемента.

Для ледовых классов ICR от R1 до R9 значения С определяются линейной интерполяцией относительно важнейших параметров.

В таблице 16 показаны рекомендуемые значения C_i для тонких элементов при различных значениях С₀.

Таблица 16 - Коэффициенты C_i для изморози на стержнях

Ледовый класс (IC)	Масса гололеда m, кг/м	Коэффициенты C_i для изморози на стержнях
		Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
		0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
R1	0,5	0,62	0,84	1,07	1,29	1,51	1,73	1,96
R2	0,9	0,74	0,94	1,13	1,33	1,52	1,72	1,91
R3	1,6	0,87	1,03	1,20	1,37	1,53	1,70	1,87
R4	2,8	0,99	1,13	1,27	1,41	1,54	1,68	1,82
R5	5,0	1,11	1,22	1,33	1,44	1,56	1,67	1,78
R6	8,9	1,23	1,32	1,40	1,48	1,57	1,65	1,73
R7	16,0	1,36	1,41	1,47	1,52	1,58	1,63	1,69
R8	28,0	1,48	1,51	1,53	1,56	1,59	1,62	1,64
R9	50,0	1,60	1,60	1,60	1,60	1,60	1,60	1,60
R10	Следует использовать в случае экстремального обледенения.

Примечание 2 - Как и для обледенения, считается, что модель изморозевого обледенения является действительной для элементов шириной до 0,3 м. Для более широких элементов коэффициенты лобового сопротивления в меньшей степени зависят от обледенения, и его воздействие допускается не учитывать для объектов шириной свыше 5,0 м.

В таблицах 17-25 показаны значения для C_i для больших объектов и ледовых классов от ICR1 до ICR9.

Таблица 17 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICR1, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	0,62	0,84	1,07	1,29	1,51	1,73	1,96
0,5	0,62	0,84	1,06	1,29	1,51	1,73	1,96
1,0	0,60	0,83	1,06	1,28	1,51	1,74	1,96
1,5	0,59	0,82	1,05	1,28	1,51	1,74	1,97
2,0	0,58	0,81	1,04	1,27	1,51	1,74	1,97
2,5	0,57	0,80	1,04	1,27	1,51	1,74	1,98
3,0	0,55	0,79	1,03	1,27	1,50	1,74	1,98
4,0	0,53	0,77	1,01	1,26	1,50	1,75	1,99
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 18 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICR2, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	0,74	0,94	1,13	1,33	1,52	1,72	1,91
0,5	0,73	0,93	1,13	1,32	1,52	1,72	1,91
1,0	0,71	0,91	1,11	1,32	1,52	1,72	1,92
1,5	0,68	0,89	1,10	1,31	1,52	1,73	1,93
2,0	0,66	0,87	1,09	1,30	1,51	1,73	1,94
2,5	0,63	0,85	1,07	1,29	1,51	1,73	1,95
3,0	0,60	0,83	1,06	1,28	1,51	1,74	1,96
4,0	0,55	0,79	1,03	1,27	1,50	1,74	1,98
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 19 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICR3, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	0,87	1,03	1,20	1,37	1,53	1,70	1,87
0,5	0,85	1,02	1,19	1,36	1,53	1,70	1,87
1,0	0,81	0,99	1,17	1,35	1,53	1,71	1,89
1,5	0,77	0,96	1,15	1,34	1,52	1,71	1,90
2,0	0,73	0,93	1,13	1,32	1,52	1,72	1,91
2,5	0,70	0,90	1,11	1,31	1,52	1,72	1,93
3,0	0,66	0,87	1,09	1,30	1,51	1,73	1,94
4,0	0,58	0,81	1,04	1,27	1,51	1,74	1,97
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 20 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICR4, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	0,99	1,13	1,27	1,41	1,54	1,68	1,82
0,5	0,97	1,11	1,26	1,40	1,54	1,69	1,83
1,0	0,92	1,07	1,23	1,38	1,54	1,69	1,85
1,5	0,86	1,03	1,20	1,37	1,53	1,70	1,87
2,0	0,81	0,99	1,17	1,35	1,53	1,71	1,89
2,5	0,76	0,95	1,14	1,33	1,52	1,71	1,91
3,0	0,71	0,91	1,11	1,32	1,52	1,72	1,92
4,0	0,60	0,83	1,06	1,28	1,51	1,74	1,96
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 21 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICR5, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	1,11	1,22	1,33	1,44	1,56	1,67	1,78
0,5	1,09	1,20	1,32	1,44	1,55	1,67	1,79
1,0	1,02	1,15	1,28	1,42	1,55	1,68	1,81
1,5	0,96	1,10	1,25	1,39	1,54	1,69	1,83
2,0	0,89	1,05	1,21	1,37	1,54	1,70	1,86
2,5	0,83	1,00	1,18	1,35	1,53	1,71	1,88
3,0	0,76	0,95	1,14	1,33	1,52	1,71	1,91
4,0	0,63	0,85	1,07	1,29	1,51	1,73	1,95
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 22 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICR6, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	1,23	1,32	1,40	1,48	1,57	1,65	1,73
0,5	1,20	1,29	1,38	1,47	1,56	1,65	1,74
1,0	1,12	1,23	1,34	1,45	1,56	1,66	1,77
1,5	1,05	1,17	1,30	1,42	1,55	1,68	1,80
2,0	0,97	1,11	1,26	1,40	1,54	1,69	1,83
2,5	0,89	1,05	1,21	1,37	1,54	1,70	1,86
3,0	0,81	0,99	1,17	1,35	1,53	1,71	1,89
4,0	0,66	0,87	1,09	1,30	1,51	1,73	1,94
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 23 - Коэффициенты C_i для гололеда, ICR7, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты C_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	1,36	1,41	1,47	1,52	1,58	1,63	1,69
0,5	1,32	1,38	1,45	1,51	1,57	1,64	1,70
1,0	1,23	1,31	1,40	1,48	1,57	1,65	1,74
1,5	1,14	1,24	1,35	1,45	1,56	1,66	1,77
2,0	1,05	1,17	1,30	1,42	1,55	1,68	1,80
2,5	0,96	1,10	1,25	1,39	1,54	1,69	1,83
3,0	0,86	1,03	1,20	1,37	1,53	1,70	1,87
4,0	0,68	0,89	1,10	1,31	1,52	1,73	1,93
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 24 - Коэффициенты С_i для гололеда, ICR8, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты С_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	1,48	1,51	1,53	1,56	1,59	1,62	1,64
0,5	1,44	1,47	1,51	1,55	1,59	1,62	1,66
1,0	1,33	1,39	1,45	1,51	1,58	1,64	1,70
1,5	1,23	1,31	1,40	1,48	1,57	1,65	1,74
2,0	1,12	1,23	1,34	1,45	1,56	1,66	1,77
2,5	1,02	1,15	1,28	1,42	1,55	1,68	1,81
3,0	0,92	1,07	1,23	1,38	1,54	1,69	1,85
4,0	0,71	0,91	1,11	1,32	1,52	1,72	1,92
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

Таблица 25 - Коэффициенты С_i для гололеда, ICR9, на больших объектах

Ширина объекта, м	Коэффициенты С_i для гололеда на больших объектах
	Коэффициенты лобового сопротивления без обледенения С₀
	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00
0,3	1,60	1,60	1,60	1,60	1,60	1,60	1,60
0,5	1,55	1,56	1,57	1,59	1,60	1,61	1,62
1,0	1,44	1,47	1,51	1,55	1,59	1,62	1,66
1,5	1,32	1,38	1,45	1,51	1,57	1,64	1,70
2,0	1,20	1,29	1,38	1,47	1,56	1,65	1,74
2,5	1,09	1,20	1,32	1,44	1,55	1,67	1,79
3,0	0,97	1,11	1,26	1,40	1,54	1,69	1,83
4,0	0,73	0,93	1,13	1,32	1,52	1,72	1,91
5,0	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00

8.3 Угол наклона

Коэффициенты лобового сопротивления касаются направления ветра, перпендикулярного продольной оси элемента, и ширины обледеневающего элемента.

Если угол между направлением ветра и плоскостью, на которой находится продольная ось элемента, отличается от 90°, то ветровые нагрузки могут быть снижены.

Примечание - F_w - ветровая нагрузка, перпендикулярная элементу. Если элемент находится под некоторым углом к направлению ветра, то ветровая нагрузка на данный элемент изменяется. На рисунке 7 показаны разные, обычно используемые компоненты:

где - угол наклона, измеренный в плоскости действия ветра и продольной оси элемента.

действует перпендикулярно продольной оси объекта. Поэтому компонентом ветровой нагрузки на объект в направлении ветра является .

1 - направление ветра

Рисунок 7 - Силы, действующие на наклонный элемент

8.4 Решетчатые конструкции

Ветровую нагрузку на решетчатую конструкцию допускается определять как нагрузку без обледенения. Поэтому расчетная модель для ветровой нагрузки не является частью настоящего стандарта; она должна оставаться в том виде, в каком обычно используется.

Единственными параметрами, которые отличаются от параметров без обледенения, являются размеры, коэффициенты лобового сопротивления и результаты их изменения. Поэтому в нормальных условиях необходимо использовать модель ветровой нагрузки, которая включает в себя данные параметры.

Конструктивные размеры должны увеличиваться с увеличением толщины стенки гололеда, если смотреть со стороны направления ветра; при этом коэффициенты лобового сопротивления должны изменяться так, чтобы соответствовать обледеневшим элементам. Модель ветровой нагрузки часто базируется на определенных расчетах коэффициента сплошности; в этом случае данным коэффициентом является параметр, который зависит от конструктивных размеров в состоянии обледенения.

Примечание - Ветровая нагрузка на решетчатую конструкцию является функцией коэффициента сплошности, .

Если ширина конструкции, система связей жесткости или оборудование для технического обслуживания и т.д. изменяются по высоте, то значение рассчитывают для разных уровней конструкции, но только со стороны направления действия ветра.

Открытая теневая площадка должна включать в себя наветренную часть конструкции, а также внутренние части конструкции (лестницы, лифты, тросы и т.д.).

Рассчитанное значение следует использовать на общей площади панели с обледенением для определения открытой теневой площадки, используемой для определения ветровой нагрузки; после этого расчеты (для открытой площадки) допускается проводить как для площадки без обледенения.

Изменение значения С по сравнению с С₀ может учитываться путем использования коэффициента для рассматриваемой площади; при этом принимают, что стенка изморози будет перпендикулярна направлению ветра.

Для низких ледовых классов IC (и гололедных, и изморозевых) решетчатая конструкция может рассматриваться как сумма одномерных объектов по весу гололеда. Такой же принцип может быть использован и при расчетах ветровой нагрузки; в этом случае следует соблюдать также правила для не обледеневшей конструкции с использованием коэффициентов лобового сопротивления и размеров гололеда для обледеневших элементов согласно настоящему стандарту.

Для более высоких ледовых классов IC (особенно изморозевых), в которых наблюдается увеличение количества отложений льда, площадь, подвергающаяся воздействию ветровых нагрузок, значительно больше. Если ледовый класс ICR достаточно высокий по сравнению с конструктивными элементами, отложения гололеда будут совместно увеличиваться, образуя сплошную обледенелую конструкцию.

Обледенение подветренных частей решетчатых конструкций может быть менее сильным.

Если никаких других параметров не указывается, подветренные части конструкции могут иметь ледовый класс ICR на один уровень ниже класса ICR, указанного для наветренной части конструкции.

Если данные условия включаются в расчеты, для использования потребуются более передовые модели расчета ветровых нагрузок.

При этом ни ледовый класс ICR1, ни ледовые классы ICG снижению не подлежат.

9 Сочетание гололедных и ветровых нагрузок

9.1 Общие положения

Гололедные нагрузки, рассматриваемые здесь, являются характеристическими нагрузками и определяются как нагрузки с периодом повторяемости 50 лет или вероятностью ежегодного превышения 0,02.

Это означает, что при задании сочетаний нагрузок гололедная нагрузка может использоваться вместе с другими временными нагрузками в рамках нормальной системы частных коэффициентов.

Все основные воздействия являются характеристическими значениями.

Описание принципов применения частных коэффициентов, нагрузок и их сочетаний приведено в ИСО 2394:1998, раздел 1, подраздел 6.2 и раздел 9.

9.2 Сочетания нагрузок

Ниже будут рассмотрены два сочетания нагрузок от ветра и гололеда.

При первом сочетании нагрузок воздействие ветра с низкой вероятностью превышения обычно сочетается с воздействием от обледенения с высокой вероятностью превышения.

При втором сочетании нагрузок высокую вероятность превышения имеет ветровая нагрузка, а низкую вероятность превышения - гололедная нагрузка.

Ледовый класс IC также оказывает влияние на сочетания нагрузок, так как считается, что высокие ветровые нагрузки характерны в большей степени для тяжелого обледенения (т.е. для высоких ледовых классов IC), чем для низких ледовых классов IC. Однако при подобных гололедных отложениях высокие ветровые нагрузки до момента таяния льда случаются редко.

Примечание - На основании данных предположений выведены следующие рекомендации (см. таблицу 26) для сочетаний ветровых и ледовых нагрузок.

Таблица 26 - Принципы сочетания ветровых и гололедных нагрузок

Сочетание	Ветровая нагрузка		Гололедная нагрузка
Сочетание	Давление ветра	Т, годы	Масса гололеда	Т, годы
I		50		3
II		3	m	50

Ветер и гололед представляют собой временные нормативные (характеристические) воздействия.

ф_iсе и ф_w пользуются для изменения значений воздействий и нагрузок с 50-летнего периода повторяемости до 3-летнего. Коэффициент ф_iсе используется для уменьшения 50-летнего периода повторяемости гололеда до 3-летнего периода. Исходя из повседневного опыта, рекомендуется принимать значение, близкое к 0,3. Значение ф_w принимают по соответствующим нормам по ветровым воздействиям.

Коэффициент k принимает значения, представленные в таблице 27.

Примечание - Коэффициент ф_w для возможного снижения ветровой нагрузки при одновременном действии временных нагрузок принимают по нормам, действующим на национальном уровне. Коэффициент k используют для снижения давления ветра вследствие пониженной вероятности одновременного действия ветровой нагрузки с периодом повторяемости один раз в 50 лет в сочетании с тяжелыми условиями обледенения.

Таблица 27 - Понижающий коэффициент для ветрового давления

ICG	k	ICR	k
G1	0,40	R1	0,40
G2	0,45	R2	0,45
G3	0,50	R3	0,50
G4	0,55	R4	0,55
G5	0,60	R5	0,60
		R6	0,70
		R7	0,80
		R8	0,90
		R9	1,00

Ниже указаны основные нагрузки, используемые в сочетаниях с воздействием ветра и гололеда:

- собственный вес конструкции (без обледенения);

- ветровая нагрузка на обледеневшую конструкцию;

- гололедная нагрузка на конструкцию [масса (собственный вес) льда].

Частные коэффициенты принимают по соответствующим нормам и стандартам.

10 Несимметричная гололедная нагрузка на оттяжки

Несимметричная или несбалансированная нагрузка на конструкции или конструктивные элементы может привести к возникновению ситуаций, которые не были рассмотрены в предыдущих разделах.

В 8.4 была рассмотрена ситуация, при которой подветренная сторона конструкции имеет меньшие отложения гололеда, чем наветренная сторона.

Так как данная ситуация может иметь серьезные последствия, она требует более пристального внимания.

Данная ситуация характерна для таких конструкций, как мачты с оттяжками, в которых некоторые канатные оттяжки могут подвергаться тяжелому обледенению, в то время как другие имеют меньшие гололедные нагрузки или не имеют их вообще. Это может объясняться либо неравномерным обледенением, либо отпадением льда.

По этой причине для мачт с оттяжками могут потребоваться дополнительные исследования, в частности, несимметричных гололедных нагрузок, воздействующих на оттяжки и, возможно, на сами мачты.

Примечание - Несимметричные гололедные нагрузки могут образовываться по различным причинам. Ниже перечислены типичные ситуации несимметричных нагрузок, требующие дополнительного изучения.

- Отложения льда начинают отпадать с оттяжек. Это может привести к тому, что лед, падающий с верхних оттяжек, ударяет по отложениям льда на нижних оттяжках, заставляя лед падать с некоторых или со всех оттяжек в одном направлении. Сам по себе данный процесс вызывает динамические силы, указанные в 5.3, но ситуация после падения льда остается такой на протяжении длительного периода времени, и это является примером несимметричной гололедной нагрузки, которая требует особого рассмотрения. Одна или все оттяжки в одном направлении могут оказаться свободными ото льда, в то время как остальные могут быть полностью обледеневшими.

- На некоторых площадках обледенение может относиться к разным ледовым классам IC на разной высоте над поверхностью земли (см. 6.4). Это может привести к тому, что гололедная нагрузка на верхних оттяжках будет существенно отличаться от гололедной нагрузки на нижних оттяжках. Это, в свою очередь, может привести к тому, что разные группы оттяжек будут иметь разную жесткость. Такие ситуации также требуют более тщательного исследования.

- На некоторых площадках преобладает определенное направление обледенения. Это может привести к тому, что интенсивность обледенения конструкций с наветренной стороны будет отличаться от интенсивности обледенения с подветренной стороны. Т.е. в различных направлениях степень обледенения оттяжек будет разной, что приведет к образованию несимметричной гололедной нагрузки, действующей на конструкцию всей мачты. Это касается, например, радиоантенн или других больших антенн, расположенных на наветренных направлениях или рядом с ними.

11 Воздействие падающего льда

Если конструкция, с которой возможно падение льда, находится рядом с трассами движения общественного транспорта, зданиями и т.д., необходимо учитывать риск повреждений, которые могут быть вызваны падающим льдом.

Если конструкция укреплена оттяжками, а ледовым классом является R4, G2 или выше (см. раздел 7), то проход или проезд под тросами оттяжек запрещается.

Падающий лед может нанести травмы персоналу и вызвать серьезные повреждения объектов, расположенных внизу. К ним относятся не только нижние части конструкции, но и другие объекты, расположенные рядом. Поэтому риск от падающего льда следует всегда учитывать при планировании или выборе площадок под высотные сооружения или другие объекты, размещаемые рядом с данными сооружениями. Для этого лучше всего проконсультироваться со специалистами или метеорологами. Если же такой возможности нет, в качестве ориентира можно использовать таблицу 28.

Примечание - Информация об участках строительной площадки, которые могут подвергаться воздействию от падающего льда, носит весьма ограниченный характер. Известно, что степень такого воздействия в значительной степени зависит от структуры льда, скорости ветра при падении льда и направления ветра, от которого зависит направление падающего льда.

Когда кусок льда отрывается от конструкции, его траектория определяется силой тяжести и аэродинамическим сопротивлением. Точные траектории падения предсказать очень трудно, так как куски льда имеют разные размеры, плотность и форму. Наиболее общее правило сводится к следующему: чем выше скорость ветра и чем меньше размеры куска льда, тем больше расстояние между конструкцией и точкой удара о землю.

Таблица 28 - Рекомендуемые максимальные расстояния для падающего льда

Ледовый класс (IC)	Максимальное расстояние для падающего льда
R0-R3 G0-G1	Обычно не учитывается^а
R4-R6 G2-G3	2/3 высоты конструкции
R7-R8 G4-G5	Равно высоте конструкции
R9-R10	В 1,5 раза больше высоты конструкции
^а Даже для ледовых классов IC R2, R3 и G1, некоторое скопление льда может представлять опасность для людей, проходящих рядом с конструкцией. Если существует риск падения льда, такие зоны могут на время закрываться (что происходит довольно редко).

Библиография

[1]	AOMIRAT, P., FILV. M. and GONCOURT, B. de. Calibration of a wet snow model with 13 natural cases from Japan. Technical Note, Electricite de France, Service nalional electrique, 1986, 59 pp.
[2]	AHTI, K. and MAKKONEN, L. Observations on rime formation in relation to routinely measured meteorological parameters. Geophysics, 1982, 19 (1), pp. 75-85
[3]	EUASSON, A.J. and THORSTEINS, E. Wet snow icing combined with strong wind. 7th International Workshop on Atmospheric Icing of Slmctures, Proceedings, 1996, pp. 131-136
[4]	FINSTAD, K.J. and MAKKONEN. L. Improved numerical model for wind turbine icing. 7th International Workshoр on Atmosplteric Icing of Slmctures, Proceedings, 1996, pp. 373-378
[5]	FINSTAD, K.J., LOZOWSKI, E.P. and GATES, E.M.A computational investigation of water droplet trajectories. J. Atmos. Oceanic Technol., 1988, 5, pp. 160-170
[6]	FINSTAD, K.J., LOZOWSKI, E.P. and MAKKONEN, L On the median volume diameter approximation for droplet collision efficiency. J. Atmos, Sci., 1988, 45, pp. 4008-4012
[7]	GATES, E.M., NARTEN, R., LOZOWSKI, E.P. and MAKKONEN, L. Marine icing and spongy ice. Proc. Eigh IAHR Symposium on Ice, Iowa City, USA, 1986, II, pp. 153-163
[8]	KOSHENKO, A.M. and BASHKIROVA, L. Recommendations on forecasting the precipitation and deposition (sticking) of wet snow. Tmdv UkrNIGMI, 1979, 176, pp. 96-102 (in Russian)
[9]	LANGMUIR, L. and BLODGETT, K.B. A mathematical investigation of water droplet trajectories. Tech. Rep. 54118, USAAF, 1946, 65 pp.
[10]	LIST, R. Ice accretion on structures, J. Glaciol., 1977, 19, pp. 451-465
[11]	LOZOWSKI, E.P. STALLABRASS, J.R. and HEARTY, P.F. The icing of an unheated. non rotating cylinder. Pari I: Asimulation model. J. Climate Appl. Meteor. 1983. 22. pp. 2053-2062
[12]	MACKLIN, W.C. The density and structure of ice formed by accretion. Quad. J. Roy. Meteor. Soc. 1962. 88. pp. 30-50
[13]	MAENO, N., MAKKONEN, L., NISHIMURA, K., KOSUGI, K. and TAKAHASHI, T. Growth rate of icicles. J. Glaciol., 1994. 40.pp. 319-326
[14]	MAKKONEN. L. Estimating intensity of atmospheric ice accretion on stationary structures. J. Appl. Meteor. 1981. 20. pp. 595-600
[15]	MAKKONEN, L. Atmospheric Icing on Sea Stnjctures. U.S. Army CRREL Monograph 84-2. 1984. 102. pp. 26-27
[16]	MAKKONEN, L. Modelling of ice accretion on wires. J. Climate Appl. Meteor., 1984. 23. pp. 929-939
[17]	MAKKONEN, L. Heat transfer and icing of a rough cylinder. Cold Regions Sci. Technol., 1985. 10. pp. 105-116
[18]	MAKKONEN, L. Salinity and growth rate of ice formed by sea spray. Cold Regions Sci. Technol., 1987, 14, pp. 163-171
[19]	MAKKONEN, L. A model of icicle growlh. J. Glaciol. 1988. 34. pp. 64-70
[20]	MAKKONEN, L. Estimation of wet snow accretion on structures. Cold Regions Science and Technology, 1988, 17, pp. 83-88
[21]	MAKKONEN, L. Modelling power line icing in freezing precipitation. Atmospheric Research. 1998, 46, pp. 131-142
[22]	MAKKONEN, L. and Ahti, K. Climatic mapping of ice loads based on airport weather observations. Atmospheric Research, 1995, 36 (3-4). pp. 185-193
[23]	MAKKONEN, L. and STALLABRASS, J.R. Ice accretion on cylinders and wires. National Research Council of Canada, NCR, Tech. Report. TR-LT-005, 1984, 50 pp.
[24]	MAKKONEN, L. and STALLABRASS, J.R. Experiments on the cloud droplet collision efficiency of cylinders. J. Climate Appi Metor., 1987. 26, pp. 1406-1411
[25]	MAKKONEN, L. and OLESKIW, M. Small-scale experiments on rime icing. Cold Regions Sci. Technol., 1996, 25, pp. 173-182
[26]	PERSONNE, P. and GAYET, J.F. Ice accretion on wires and anti-icing included by the Joule effect. J. Appl. Meteor, 1988, 27, pp. 101-114
[27]	SHIN, J. BERKOWITZ, В., CHEN, H.H. and CEBECI, T. Prediction of ice shapes and their effect on airfoil drag. J. Aircraft, 1994, 31, pp. 263-270
[28]	SUNDIN, E. and MAKKONEN, L. Estimation of ice loads on a lattice tower by weather station data. Journal of Applied Meteorology 1998, 37 (5), pp. 523-529
[29]	SZILDER, K. and LOZOWSKI, E.P. A new method of modelling ice accretion on objects of complex geometry, Int. J. Offshore Polar. Engin., 1995, 5, pp. 37-42
[30]	SZILDER, K. and LOZOWSKI, E.P. Three-dimensional modelling of ice accretion microstructure. 7th International Workshop on Atmospheric Icing of Structures, Proceedings. 1996, pp. 60-63
[31]	SZILDER, K., LOZOWSKI, E.P. and GATES, E.M. Modelling ice accretion on non rotating cylinders: the incorporation of time dependence and internal heat conduction. Coid Regions Sci. Technol., 1987, 13, pp. 177-191

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас

Получить бесплатный доступ

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.

Приложение А (справочное). Уравнения, используемые в настоящем стандарте

Приложение В (справочное). Стандартные измерения гололедных воздействий

Приложение С (справочное). Теоретическое моделирование гололеда

Приложение D (справочное). Климатическая оценка ледовых классов по метеорологическим данным

Приложение Е (справочное). Рекомендации по применению настоящего стандарта

Приложение ДА (справочное). Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

ГАРАНТ:

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас