Купить систему ГАРАНТ Получить демо-доступ Узнать стоимость Информационный банк Подобрать комплект Семинары

Свод правил СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)" (утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 16 августа 2018 г. N 531/пр)

Свод правил СП 38.13330.2018
"СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"
(утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 16 августа 2018 г. N 531/пр)

 

Loads and impacts on Hydraulic structures (from wave, ice and ships)

 

Дата введения 17 февраля 2019 г.

ГАРАНТ:

Настоящий Свод правил вводится в действие через 6 месяцев со дня издания приказа Минстроя России от 16 августа 2018 г. N 531/пр

Настоящий документ был включен в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Технического регламента о безопасности зданий и сооружений

Введение

 

Настоящий свод правил разработан с учетом требований федеральных законов от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании".

Настоящий свод правил разработан авторским коллективом ОАО "ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева" (руководитель темы - канд. техн. наук А.П. Пак, д-р техн. наук В.Б. Глаговский, А.Б. Векслер, д-р физ.-мат. наук В.И. Климович, канд. техн. наук Н.С. Бакановичус, канд. техн. наук И.Н. Шаталина, А.А. Лялина) при участии канд. техн. наук П.М. Кожевникова (ЗАО "ГТ Морстрой").

 

1 Область применения

 

Настоящий свод правил распространяется на проектирование вновь строящихся, реконструкцию и ремонт существующих речных и морских гидротехнических сооружений и устанавливает требования к расчетному обоснованию их надежности и безопасности.

 

2 Нормативные ссылки

 

В настоящем своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 19185-73 Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ Р 57148-2016 (ИСО-19901-1:2015) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических условий

СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия" (с изменением N 1)

СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"

СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

 

3 Термины и определения

 

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ 19185, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 айсберг: Крупное ледяное образование, отломившееся от материкового или шельфового ледника и плавающее или сидящее на мели в полярной или прилегающей к полярной части океана, с высотой надводной части более 5 м; при высоте надводной части 2-5 м - кусок айсберга, менее 2 м - обломок айсберга.

3.2 бегущие волны: Волны, видимая форма которых перемещается в пространстве.

3.3 ветровые волны: Колебательное движение воды, вызванное ветром при его воздействии на свободную поверхность.

3.4 волновое давление: Доля (составляющая) гидродинамического давления, обусловленная ветровым волнением свободной поверхности жидкости.

3.5 высота волны: Превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле (рисунок 1).

3.6 вершина волны: Наивысшая точка гребня волны (рисунок 1).

3.7 гребень волны: Часть волны, расположенная выше средней волновой линии (рисунок 1).

3.8

 

дифракция волн: Искривление фронтов и изменение высот бегущих волн, огибающих препятствия (сооружения, острова, мысы и др.).

[СП 277.1325800.2016, пункт 3.30]

 

3.9 длина волны: Горизонтальное расстояние по лучу волны между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле (рисунок 1).

3.10 длина разгона волн: Протяженность охваченной ветром акватории, измеренная по направлению ветра до расчетной точки.

3.11 киль тороса: Подводная часть тороса, расположенная ниже его консолидированного слоя.

3.12 консолидированный слой тороса: Часть тороса, в которой образовавшие его блоки льда смерзлись в монолит.

3.13 критическая глубина: Глубина, при которой происходит обрушение волн.

3.14 ледяное поле: Любой относительно плоский участок ледяного покрова более 20 м в поперечнике, окруженный со всех сторон водой.

3.15 ледяной покров: Любая форма образований поверхностного льда, покрывающего в холодное время года поверхность водоема или принесенного течениями и ветрами из соседних районов; среди форм ледяного покрова различают ровный лед, наслоенный лед, торосистое ледяное поле с грядами торосов, отдельные торосы и пр.

3.16 ложбина волны: Часть волны, расположенная ниже средней волновой линии (рисунок 1).

3.17 луч волны: Линия, перпендикулярная к фронту волны.

3.18 льдина: Цельная часть ледяного покрова сравнительно небольшого размера, образующаяся на водной поверхности при постепенном росте льда или от разрушения ледяных полей.

3.19 наслоенный лед: Тип деформированного льда, образовавшегося в результате наслоения одной льдины на другую и характерный для льда толщиной не более 30 см.

3.20 нерегулярные волны: Волны, элементы которых изменяются случайным образом;

3.21 парус тороса: Надводная часть тороса.

3.22 период волны: Интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль.

3.23 подвижка льда: Перемещение ледяного покрова на отдельных участках, происходящее под влиянием течения, ветра, подъема уровня воды.

3.24 подошва волны: Наинизшая точка ложбины волны.

3.25 прибойные волны: Ветровые волны на пологом прибрежном откосе (естественном или искусственном), в пределах которого вследствие трения частиц воды о дно происходит трансформация профиля волн с образованием переднего крутого склона.

3.26 профиль волны (главный): Линия пересечения взволнованной поверхности с вертикальной плоскостью в направлении луча волны (рисунок 1).

3.27 разбивающиеся волны: Ветровые волны, у которых при взаимодействии с обрывистым берегом, гидротехническими сооружениями, подводными преградами или круто наклоненным дном происходит трансформация профиля волн с обрушением гребня в сторону берега (преграды).

3.28 расчетные элементы волны: Элементы волны заданной обеспеченности в системе расчетного шторма, принятые в соответствии с классом и видом сооружения.

3.29 расчетный уровень: Уровень воды в водоеме, назначаемый с учетом сезонных и годовых колебаний, ветрового нагона и сгона, приливов и отливов (рисунок 1).

3.30 расчетный шторм: Шторм повторяемостью один раз за заданный период времени (например, 25, 50 или 100 лет) и характеризующийся максимальными за этот период элементами волн; разным направлениям волн могут соответствовать различные расчетные штормы.

3.31 регулярные волны: Волны, высота и период которых остаются неизменными во времени.

3.32 рефракция волн: Искривление фронтов и изменение высот бегущих волн под воздействием течений или обусловленное изменением глубины на мелководье.

3.33 ровный лед: Лед, имеющий относительно ровные верхнюю и нижнюю поверхности.

3.34 скорость волны: Скорость перемещения гребня волны в данной точке.

3.35 соленость морского льда: Отношение суммарной массы ионов в образовавшемся при таянии льда растворе к массе этого раствора.

3.36 средняя волновая линия: Линия, пересекающая запись волновых колебаний так, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы (рисунок 1).

3.37 стоячие волны: Волны, видимая форма которых в пространстве не перемещается.

3.38 толщина ровного льда: Сумма толщин надводной и подводной частей ледяного покрова.

3.39 торос: Отдельное нагромождение кусков и обломков льда, образовавшегося при сжатии ледяных полей в зоне их контакта.

3.40 торосистое ледяное поле: Поле с грядами торосов, образовавшихся при сжатии ледяного покрова.

3.41 трансформация волн: Изменение высоты и длины бегущих волн, искривление их фронтов под воздействием рельефа дна, препятствий, течений.

3.42 фронт волны: Линия на плане взволнованной поверхности, проходящая по вершинам гребня волны.

3.43 штормовой нагон и сгон: Повышение и понижение уровня воды в акватории относительно среднего уровня, вызванные воздействием ветра и уменьшением атмосферного давления в шторме.

3.44 элементы волны (основные): Высота, длина и/или период волны (рисунок 1).

 

 

4 Общие положения

 

4.1 В настоящем своде правил установлены нормативные значения нагрузок и воздействий от ветровых волн, льда и судов на гидротехнические сооружения.

Расчетная нагрузка должна определяться как произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузкам , учитывающий возможное отклонение нагрузки в неблагоприятную сторону от ее нормативного значения.

Значение коэффициента для волновых, ледовых нагрузок и нагрузок от судов должно приниматься согласно СП 58.13330, для ветровых нагрузок - согласно СП 20.13330.

4.2 Расчетные элементы волн и ледовых условий на открытых и огражденных акваториях следует принимать на основе результатов инженерно-гидрометеорологических изысканий, многолетних натурных наблюдений и лабораторных исследований. Правила выполнения инженерно-гидрометеорологических изысканий, их состав и объем для строительства гидротехнических сооружений, в том числе, для строительства нефтегазопромысловых сооружений на континентальном шельфе должны соответствовать СП 47.13330, [1], [2].

4.3 Нагрузки и воздействия волн и льда на сооружения I класса, а также на сооружения других классов при расчетной высоте волн более 5 м, полученные расчетными методами, необходимо уточнять на основе лабораторных исследований.

 

5 Нагрузки и воздействия волн на гидротехнические сооружения

 

Основные расчетные положения

 

5.1 Волновые нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения должны определяться для условий расчетного шторма при расчетных уровнях воды в акватории.

5.2 В качестве расчетного шторма следует принимать шторм повторяемостью для сооружений класса:

I - 1 раз в 100 лет;

II - 1 раз в 50 лет;

III и IV - 1 раз в 25 лет.

5.3 Параметры волнения при расчетном шторме: значения высоты, длины и периода волн различной обеспеченности в системе, а также спектральная плотность волнения - должны приниматься по результатам статистической обработки результатов инженерно-гидрометеорологических наблюдений.

При недостаточности данных инженерно-гидрометеорологических изысканий определение параметров волнения расчетного шторма следует производить на основании расчетных методов с последующей их верификацией (проверкой) по данным наблюдений в конкретном месте изысканий. При отсутствии таких данных допускается верификация для акваторий со схожими условиями волнообразования.

5.4 При определении расчетных значений элементов волн на открытых и огражденных акваториях необходимо учитывать следующие волнообразующие факторы: скорость ветра (ее значение и направление), продолжительность непрерывного действия ветра над водной поверхностью, размеры и конфигурацию охваченной ветром акватории, рельеф дна и глубину воды.

5.5 Расчетные уровни воды и характеристики ветра необходимо определять по результатам статистической обработки данных многолетних рядов наблюдений.

5.6 Расчеты элементов волн должны производиться с учетом деления акватории по глубине на следующие зоны (обозначения приведены в приложениях А и С):

глубоководная - с глубиной - дно не влияет на основные характеристики волн;

мелководная - с глубиной - дно оказывает влияние на развитие волн и на основные их характеристики;

прибойная - с глубиной от до , в пределах которой начинается и завершается разрушение волн;

приурезовая - с глубиной менее , в пределах которой разрушенные волны периодически накатываются на берег.

Характеристики волнения, соответствующие расчетным обеспеченностям скорости ветра и уровня воды в акватории, должны определяться с учетом трансформации волн - изменения их параметров под воздействием течений и с выходом на мелководье, рефракции при сложном рельефе и негоризонтальном дне, дифракции на оградительных сооружениях, обрушения.

Определение параметров волнения должно производиться расчетно-теоретическими методами на основе современных программно-вычислительных комплексов или с применением номограмм (приложение А) и апробированных методов.

5.7 Расчетную обеспеченность высот волн в системе необходимо принимать:

5% - при определении защищенности портовых акваторий;

1% - при определении наката волн;

по таблице 1 - при определении устойчивости и прочности гидротехнических сооружений и их элементов.

Для сооружений I класса и для всех сооружений с периодом собственных колебаний более 2 с необходимо учитывать спектральные характеристики волнения (частотный спектр).

 

Таблица 1

 

Гидротехнические сооружения

Расчетная обеспеченность высот волн в системе, %, не более

Сооружения вертикального профиля, оградительные сооружения откосного профиля

1

Сквозные сооружения и обтекаемые преграды класса:

 

I

1

II

3

III, IV

5

Берегоукрепительные сооружения класса:

 

I, II

1

III, IV

5

Примечания

1 При определении нагрузок на сооружения необходимо принимать высоту волн заданной обеспеченности в системе и длину волн в диапазоне , при которой оказывается максимальное воздействие на сооружение; для сквозных конструкций следует определять максимальное воздействие волн при длине расчетных волн в пределах .

2 При назначении высотных отметок сквозных сооружений, возводимых на открытых акваториях, расчетную обеспеченность высот волн в системе для особо ответственных сооружений следует принимать 0,1%.

 

5.8 Максимальный расчетный уровень воды необходимо принимать согласно требованиям нормативных документов (НД) на проектирование сооружений (объектов).

5.9 При определении нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения обеспеченности расчетных уровней должны быть не более: для сооружений I класса - 1%, II и III классов - 5%, IV класса - 10% по наивысшим годовым уровням, определенным с учетом приливно-отливных явлений, сезонных колебаний, ветрового и волнового нагонов.

Примечания

1 В безливных морях для подпорных гравитационных волнозащитных стен II класса и для искусственных пляжей без волнозащитных сооружений обеспеченность расчетных уровней следует принимать равной 1%.

2 При рассмотрении размывов основания вблизи сооружения и мероприятий по защите от размыва следует выбирать расчетный уровень воды, исходя из условия максимального воздействия волн на элементы гидротехнических сооружений.

 

5.10 Высоты ветрового и волнового нагонов следует принимать по данным натурных наблюдений. Для сооружений III и IV классов высоты ветрового и волнового нагонов при отсутствии данных натурных наблюдений определяются расчетом (приложение Б).

5.11 При динамических расчетах и оценке усталостной прочности элементов конструкций гидротехнических сооружений следует учитывать спектральную плотность ветрового волнения, характеризующую его нерегулярность.

5.12 Воздействие шторма, в том числе в сочетании с течением, на дно акватории у основания гидротехнического сооружения должно оцениваться сравнением значений максимальной придонной скорости и неразмывающей (допускаемой) придонной скорости или соответствующих касательных напряжений, действующих на грунт, слагающий дно, или на материал, используемый для защиты дна от размыва и подмыва основания сооружения (приложение В).

 

Особенности расчета воздействия волн на сооружения различных типов

 

Нагрузки на вертикальные стены

 

5.13 Расчет сооружений на воздействие стоячих волн со стороны открытой акватории (рисунок 2) должен производиться при глубине до дна и глубине над бермой (h - высота исходной бегущей волны, м); при этом в формулах для свободной волновой поверхности и волнового давления вместо глубины до дна , м, необходимо применять условную расчетную глубину d, м, определяемую по формуле

 

, (1)

 

где - глубина над подошвой сооружения, м;

- коэффициент, принимаемый по графикам рисунка 3.

 

 

 

5.14 Горизонтальную волновую нагрузку на вертикальную стену под воздействием стоячей волны следует принимать по эпюрам волнового давления р по глубине при различных удалениях вершины волны от стены.

Построение эпюр волнового давления р должно производиться по результатам экспериментальных исследований и/или гидродинамических расчетов, а при их отсутствии на основе способа, приведенного в приложении Г.

5.15 В расчетах устойчивости сооружения и прочности грунтов основания следует учитывать уменьшение волновой нагрузки на секцию вертикальной стены при подходе фронта волны под углом . Коэффициент снижения нагрузки при этом принимается по таблице 2.

 

Таблица 2

 

<45°

60°

75°

1

0,9

0,7

 

5.16 В расчетах следует учитывать горизонтальную нагрузку от дифрагированных волн со стороны огражденной акватории (рисунок 4).

 

 

5.17 Взвешивающее волновое давление в горизонтальных швах массивной кладки и по подошве сооружения следует принимать равным соответствующим значениям горизонтального волнового давления в крайних точках (рисунки 2 и 4) при линейном изменении его в пределах ширины сооружения.

5.18 Максимальную придонную скорость , м/с, от действия стоячих волн на расстоянии от передней грани стены следует определять по формуле

 

, (2)

 

где коэффициент , при ;

- волновое число.

Максимальное значение касательного напряжения на поверхности дна , кПа, от воздействия волн следует определять по формуле

 

, (3)

 

где - коэффициент трения; при ;

;

Т - период волны, с;

- плотность воды, .

- суммарная гидравлическая шероховатость дна;

(, как правило, принимается ) - шероховатость плоского (без русовых форм) дна, сложенного грунтом средней крупностью , м;

- шероховатость, обусловленная донными формами средней высотой , м, и средней длиной , м.

Среднее за период T значение касательного напряжения на поверхности дна , кПа, от воздействия волн должно определяться по формуле

 

. (4)

 

Возможность размыва дна акватории у основания сооружений следует оценивать сравнением и/или с допускаемыми значениями этих величин, при которых грунт остается устойчивым. При превышении этих значений должны разрабатываться мероприятия, обеспечивающие защиту от размыва и подмыва оснований сооружений (приложение В).

5.19 Расчет сооружений на воздействие разбивающихся волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине над бермой и глубине до дна (рисунок 5). Горизонтальную нагрузку , кН/м, от разбивающихся волн следует определять по эпюре бокового волнового давления, при построении которой значения р, кПа, для ординат z, м, следует принимать по формулам:

 

,

(5)

,

(6)

,

(7)

 

 

Вертикальную нагрузку , кН/м, от разбивающихся волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления и определять по формуле

 

, (8)

 

где - коэффициент, принимаемый равным ; при следует принимать ; при .

Максимальную придонную скорость воды , м/с, над поверхностью бермы перед вертикальной стеной при разбивающихся волнах следует определять по формуле

 

. (9)

 

5.20 Расчет сооружений на воздействие прибойных волн должен производиться при глубине на примыкающем к стене участке дна протяженностью не менее , (рисунок 6). Возвышение вершины максимальной прибойной волны , м, над расчетным уровнем следует определять по формуле

 

, (10)

 

где - высота прибойной волны, м, (приложение А);

- критическая глубина, м.

Горизонтальную нагрузку , кН/м, от прибойных волн необходимо принимать по эпюре бокового волнового давления, при этом значение р, кПа, для ординат z, м, допускается определять по формулам:

 

;

(11)

;

(12)

.

(13)

 

где - средняя длина прибойной волны, м.

 

 

Вертикальную нагрузку , кН/м, от прибойных волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления и определять по формуле

 

. (14)

 

Максимальная придонная скорость у основания вертикальной стены со стороны открытой акватории при действии прибойной волны , м/с, должна определяться по формуле

 

. (15)

 

Нагрузки и воздействия волн на сооружения откосного профиля

 

5.21 При определении высоты наката волн на откос (рисунок 7) должны учитываться следующие факторы:

высота и длина расчетных волн;

шероховатость поверхности откоса;

фильтрационные свойства материала, образующего откос;

направление и скорость ветра;

глубина воды в акватории перед сооружением;

угол подхода фронта волны к линии уреза воды на откосе.

Определение высоты наката волн на откос следует производить по результатам экспериментальных исследований и/или гидродинамических расчетов, а при их отсутствии методами, приведенными в приложении Д.

Деформируемость за время расчетного шторма пляжных откосов следует оценивать по данным натурных наблюдений (в том числе, на аналогах) и гидравлического моделирования в сочетании с апробированными расчетными методами.

 

 

5.22 Волновое давление на защитное плитное крепление откоса должно определяться на основании результатов физического и/или математического моделирования, а при их отсутствии - по формулам приложения Д.

5.23 При креплении откоса каменной наброской, обыкновенными и фасонными бетонными или железобетонными блоками расчетная масса отдельного элемента определяется по формулам приложения В.

 

Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения

 

5.24 Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения должны определяться на основе экспериментальных исследований и/или решения гидродинамической задачи обтекания преграды волновым потоком, а при их отсутствии по методу, приведенному в приложении Е, основанному на аналитическом решении в третьем приближении задачи о бегущих потенциальных волнах.

Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения должны определяться как сумма скоростного и инерционного компонентов, обусловленных соответственно локальными значениями скорости и ускорения волнового движения жидкости.

Динамический эффект от воздействия нерегулярных волн следует учитывать только в тех случаях, когда период собственных колебаний сооружения соизмерим со средним периодом набегающих волн (Е.19 приложения Е).

5.25 Максимальную силу воздействия волн на вертикальную обтекаемую преграду (рисунок 8, а) следует определять из ряда значений, получаемых при различных удалениях вершины волны от преграды.

5.26 Максимальные значения нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду, расположенную на некотором удалении от дна акватории или лежащую на дне (рисунок 8, б), должны определяться также при различных удалениях вершины волны от преграды для двух случаев:

максимальной горизонтальной составляющей нагрузки при соответствующем значении вертикальной составляющей нагрузки .

максимальной вертикальной составляющей нагрузки при соответствующем значении горизонтальной составляющей нагрузки .

 

 

5.27 Расчет нагрузки от волн на сквозные сооружения или отдельно расположенные обтекаемые преграды должен производиться с учетом шероховатости их поверхности.

5.28 Максимальную придонную скорость , м/с, в точках, расположенных на контуре преграды ( и 270°) и впереди преграды на расстоянии от контура преграды , следует определять по формуле

 

, (16)

 

где коэффициент принимается по таблице 3.

 

Таблица 3

 

Положение расчетных точек

Значения коэффициента при

0,2

0,3

0,4

На контуре преграды

0,98

0,87

0,77

Впереди преграды

0,67

0,75

0,75

 

Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения

 

5.29 Максимальные значения горизонтальной , кН/м, и вертикальных и , кН/м, проекций равнодействующей нагрузки от волн на подводный волнолом необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давления (рисунок 9). При этом р, кПа, должно определяться в зависимости от z с учетом уклона дна i по формулам, приведенным в таблице 4.

 

Таблица 4

 

Ордината z, м, эпюры давления

Формула для определения ординаты z, м

Формула для определения давления p, кПа

Условия применимости формулы

(верх подводного волнолома)

 

(подошва волны)

(дно акватории перед волноломом)

 

;

(поверхность воды за волноломом)

 

 

(гребень волны перед волноломом)

 

 

 

 

5.30 Максимальную придонную скорость , м/с, перед берегоукрепительным сооружением в виде вертикальной или крутонаклонной стены следует определять по формуле (2).

Для сооружения в виде подводного волнолома при определении по формуле (2) коэффициент должен быть принят при равным ; при следует принимать .

Максимальную придонную скорость воды м/с, перед берегоукрепительным сооружением при разбивающихся и прибойных волнах надлежит определять соответственно по формулам (9) и (15).

5.31 Максимальные значения горизонтальной , кН/м, и вертикальных и , кН/м, проекций равнодействующей нагрузки от разбивающихся волн на вертикальную волнозащитную стену (при отсутствии засыпки грунта со стороны берега) необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давлений (рисунок 10). При этом значения р, кПа, и , м, должны определяться в зависимости от места расположения сооружения:

при расположении сооружения в створе последнего обрушения прибойных волн (рисунок 10, а) по формулам:

 

; (17)

 

; (18)

 

при расположении сооружения в приурезовой зоне (рисунок 10, б) по формулам:

 

; (19)

 

; (20)

 

при расположении сооружения на берегу за линией уреза в пределах наката волн (рисунок 10, в) по формулам:

 

; (21)

 

, (22)

 

где - превышение гребня волны над расчетным уровнем в створе волнозащитной стены, м;

- высота разбивающихся волн в створе последнего обрушения перед сооружением, м;

d - глубина воды в створе последнего обрушения волн, м;

- расстояние от створа последнего обрушения волн до линии уреза (приурезовая зона), м;

- расстояние от створа последнего обрушения волн до сооружения, м;

- расстояние от линии уреза воды до сооружения, м;

- расстояние от линии уреза воды до условной границы наката на берег разбивающихся волн (при отсутствии сооружения), м, определяемое по формуле

 

; (23)

 

- высота наката волн на берег, м, определяемая по 5.21.

Примечания

1 Если ордината верха сооружения , м, то значения волнового давления, определяемые по формулам (17), (18) и (21), необходимо умножать на коэффициент , принимаемый по таблице 5.

2 В формулах (19) и (21) давление вычисляется по формуле (17).

 

Таблица 5

 

Ордината верха сооружения , м

-0,3h

0,0

+0,3h

+0,65h

Коэффициент

0,95

0,85

0,8

0,5

 

 

5.32 Максимальные значения горизонтальной , кН/м, и вертикальной , кН/м, проекций равнодействующей линейной нагрузки от разрушившихся волн на вертикальную волнозащитную стену (с засыпкой грунта со стороны берега) при откате волны необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давлений (рисунок 11). При этом значение , кПа, должно определяться по формуле

 

, (24)

 

где - понижение поверхности воды от расчетного уровня перед вертикальной стеной при откате волны, м, принимаемое в зависимости от расстояния от линии уреза воды до сооружения равным: при и при .

 

 

5.33 Волновое давление р, кПа, на криволинейный участок стены необходимо принимать по эпюре волнового давления на вертикальную стену согласно 5.31 с ориентированием этой эпюры по нормали к криволинейной поверхности (рисунок 12).

 

 

5.34 Максимальные значения горизонтальных , , кН, и вертикальной , кН, проекций равнодействующей нагрузки от волн на элемент буны длиной l необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давления (рисунок 13). При этом значения волнового давления на внешнюю , кПа, и теневую , кПа, грани буны и соответствующие возвышения гребня волны , м, и , м, должны определяться по формулам:

 

; (25)

 

, , (26)

 

где - коэффициент, принимаемый по таблице 6, в зависимости от угла подхода фронта волны к буне.

 

 

Таблица 6

 

Грань буны

Коэффициент при значении

0,03 и менее

0,05

0,1

0,2 и более

Внешняя (int)

-

1

0,75

0,65

0,6

Теневая (ext)

0

1

0,75

0,65

0,6

0,2

0,45

0,45

0,45

0,45

0,5

0,18

0,22

0,3

0,35

1

0

0

0

0

 

5.35 Определение соотношения волновых нагрузок на волногасящие сооружения с волновой камерой приведено в [3].

 

Воздействие судовых волн на крепления берегов каналов

 

5.36 Значения высоты , м, и длины , м, волн, возникающих при движении водоизмещающих судов, следует определять по формулам:

 

, (27)

 

, (28)

 

где и - осадка и длина судна, м;

V - скорость судна, м/с;

- коэффициент общей полноты судна.

Примечание - При определении параметров волны, возникающей при движении водоизмещающих судов в водотоках (реках, каналах), следует учитывать, что скорость судна V, м/с, не должна превышать допускаемое значение , м/с, определенное нормативными актами для рассматриваемого водного пути. При отсутствии нормативных данных определяется по формуле

 

, (29)

 

где - отношение подводной площади поперечного сечения судна к площади живого сечения канала А, ;

b - ширина канала, м, по урезу воды.

При двухстороннем движении однотипных судов численное значение в формуле (29) следует увеличивать в 2 раза.

 

5.37 Высоту наката , м, судовой волны на откос (рисунок 14) следует определять по формуле

 

, (30)

 

где - коэффициент, принимаемый для откосов, облицованных сплошными плитами, равным 1,4, каменным мощением - 1,0 и каменной наброской - 0,8.

 

 

5.38 Максимальное значение нагрузки от судовой волны на крепления берегов каналов Р, кН/м, должно приниматься по эпюрам волнового давления, при построении которых применяются формулы, приведенные в таблице Ж.1 (приложение Ж).

 

6 Нагрузки от судов (плавучих объектов) на гидротехнические сооружения

 

6.1 При расчете воздействий на гидротехнические сооружения от судов (плавучих объектов) необходимо определять нагрузки:

от ветра, течения и волн на плавучие объекты;

от навала пришвартованного судна на причальное сооружение при действии ветра, течения и волн;

от навала судна при его подходе к портовому причальному сооружению;

от натяжения швартовов при действии на судно ветра, течения и волн.

Расчетные повторяемости внешних воздействий на акватории порта должны приниматься в зависимости от продолжительности стоянки судов и обусловленного ими типа швартовной системы (таблица 7).

 

Таблица 7

 

Условия эксплуатации швартовно-отбойных систем

Группа

Особенности эксплуатационных условий швартовно-отбойных систем

Наименование внешних воздействий

Ветер

Течение

Волнение

Длительно эксплуатируемые швартовно-отбойные системы стационарных и плавучих причалов морских портов

1

Проведение различных технологических операций по обслуживанию (снабжению) судна у погрузочных, топливных причалов и т.п. Стоянка допускается только в благоприятных погодных условиях. При прогнозе ухудшения погоды судно отходит от причала

Исходя из технических возможностей конкретного судна и причала, но не менее одного раза в год

2

Стоянка судна в штормовых условиях у специализированных (погрузочных, топливных и т.п.) и стояночных причалов

Один раз в 50 лет*

Один раз в 50 лет*

Один раз в год

3

Разовая непрерывная стоянка судна у причала до трех месяцев без возможности отвода от причала

Один раз в 10 лет

Один раз в 10 лет

Один раз в 10 лет

4

Многократные стоянки судов у причалов, судостроительных и судоремонтных заводов и т.п. до трех месяцев или непрерывная стоянка у причала до 1-2 лет без возможности отвода от причала

Один раз в 50 лет*

Один раз в 50 лет*

Один раз в 50 лет*

5

Непрерывная стоянка плавучего объекта более двух лет без возможности отвода с места стоянки (корабли-музеи, плавучие теплоэлектростанции, в том числе атомные, плавучие доки и т.п.)

Один раз в 100 лет*

Один раз в 100 лет*

Один раз в 100 лет*

Кратковременно эксплуатируемые швартовно-отбойные системы при проведении морских операций

6

Проведение морских операций, ограниченных по погодным условиям: длительностью до трех суток;

длительностью более трех суток при обеспечении возможности их прерывания и отвода судов и плавучих объектов в защищенное место

Исходя из технических возможностей судов, плавучих объектов и оборудования, используемых при проведении морской операции, но не менее одного раза в год

7

Проведение морских операций, неограниченных по погодным условиям, при длительности операции до одного месяца без возможности прерывания операции и отвода судов в защищенное место

Один раз в 5-10 лет**

Один раз в 5-10 лет**

Один раз в 5-10 лет**

8

Проведение морских операций, неограниченных по погодным условиям при длительности операций свыше одного месяца

Один раз в 50 лет*

Один раз в 50 лет*

Один раз в 50 лет*

* При соответствующем обосновании расчетная повторяемость внешних воздействий принимается в соответствии с расчетным периодом повторяемости для причального сооружения заданного класса.

** Меньшее значение повторяемости внешних воздействий (один раз в пять лет) принимается при проведении морской операции на открытых акваториях на удалении от других объектов, а большее (один раз в 10 лет) - при проведении морской операции поблизости от других сооружений.

 

6.2 При расчете гидротехнических сооружений на действие нагрузок, передающихся от плавучих объектов на палы, корневые части причалов и анкерные опоры (для принятого числа, калибра и длины связей, значений натяжения связей в первоначальном состоянии, массы подвесных грузов и мест их закрепления), необходимо определять:

горизонтальные и вертикальные нагрузки на сооружения и анкерные опоры;

наибольшие усилия в связях;

перемещения плавучих объектов.

Примечание - На морях с приливами и отливами определение усилий в элементах раскрепления следует производить при самом высоком и самом низком уровнях воды.

 

6.3 Нагрузки на анкерные опоры, усилия в связях и перемещения плавучих объектов необходимо определять с учетом динамики действия волн, при этом соотношения периодов свободных и вынужденных колебаний плавучих объектов должны приниматься из условия недопущения резонансных явлений.

 

Нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты

 

6.4 Расчетные значения поперечной , кН, и продольной , кН, горизонтальных составляющих силы воздействия ветра на плавучие объекты следует определять по формулам:

для судов и плавучих причалов с пришвартованными судами

 

, (31)

 

, (32)

 

для плавучих доков

 

, (33)

 

, (34)

 

где и - соответственно боковая и лобовая надводные площади парусности (силуэтов) плавучих объектов, ;

и - соответственно поперечная и продольная составляющие скорости ветра м/с, в порывах с осреднением 1 мин, повторяемость которых принимается в соответствии с таблицей 7;

- коэффициент, зависящий от наибольшего горизонтального размера, поперечного или продольного силуэтов надводной части плавучего объекта; принимается по таблице 8; при длительной стоянке судов у причала (группы 3-5 таблицы 7) коэффициент ;

Примечания

1 При определении ветрового воздействия на пришвартованное судно (плавучий объект) с учетом пульсации ветра необходимо рассматривать такое сочетание скорости и направлений ветра, отклоняющихся до от оси судна или нормали к ней, которое обусловливает наибольшее значение нагрузки или .

2 Площади парусности следует определять с учетом площадей экранирующих преград, расположенных с наветренной стороны (приложение И).

3 Значение скорости ветра с осреднением 1 мин определяется по ГОСТ Р 57148-2016 (А.7.3).

 

Таблица 8

 

Наибольший горизонтальный размер силуэта плавучего объекта, м

До 25

50

100

200 и более

Коэффициент

1

0,8

0,65

0,5

 

6.5 Расчетные значения поперечной , кН, и продольной , кН, горизонтальных составляющих силы от воздействия течения на плавучие объекты следует определять по формулам:

 

, (35)

 

, (36)

 

где и - соответственно боковая и лобовая подводные площади парусности плавучих объектов, ;

, - обобщающие коэффициенты продольной и поперечной силы воздействия течения, определяемые с учетом соотношения осадки плавучего объекта и глубины воды (приложение К);

и - поперечная и продольная составляющие скорости течения, м/с, принимаемые в соответствии с таблицей 7.

6.6 Расчетные значения поперечной Q, кН, и продольной N, кН, горизонтальных сил от воздействия волн на плавучие объекты следует определять по формулам:

 

, (37)

 

, (38)

 

где - коэффициент, зависящий от осадки , м, плавучего объекта; принимается по графику на рисунке 15;

- коэффициент, принимаемый по таблице 9, в которой - наибольший горизонтальный размер продольного силуэта подводной части плавучего объекта, м;

h - высота волны обеспеченностью 5% в системе;

и - обозначения см. в 6.4.

 

Таблица 9

 

0,5 и менее

1

2

3

4 и более

Коэффициент

1

0,73

0,5

0,42

0,4

 

 

Нагрузки от навала пришвартованного судна на сооружение

 

6.7 Нагрузку от навала пришвартованного судна на сооружение q, кН/м, под действием ветра, течения и волн следует определять по формуле

 

, (39)

 

где - общая длина участков контакта судна с сооружением, м;

- поперечная сила от суммарного воздействия ветра, течения и волн, кН, определяемая согласно 6.4-6.6:

- в случае, если высота волн обеспеченностью 5% не превышает допускаемые при стоянке значения по таблице 10;

в случае, если высота волн обеспеченностью 5% превышает допускаемые при стоянке значения по таблице 10.

Примечание - Для причального фронта, образованного несколькими опорами или палами, распределение нагрузки от пришвартованного судна следует принимать только на те из них, которые располагаются в пределах прямолинейной части борта судна.

 

Для уточнения волновой составляющей нагрузки на причальные сооружения от пришвартованного судна следует использовать методику, учитывающую динамический характер волнового воздействия (приложение Л).

 

Таблица 10

 

Угол подхода фронта волн к диаметральной плоскости судна

Высота волн , м, допускаемая при стоянке судна с расчетным водоизмещением W, тыс. т

до 2

5

10

20

40

100

200 и более

До 45°

0,6

0,7

0,9

1,1

1,2

1,5

1,8

90°

0,9

1,2

1,5

1,8

2

2,5

3,2

 

Нагрузки от навала судна при подходе к сооружению

 

6.8 Кинетическую энергию навала судна , кДж, при подходе его к портовому причальному сооружению следует определять по формуле

 

, (40)

 

где - коэффициент, учитывающий условия швартовки и конструкцию причальных сооружений;

W - расчетное водоизмещение (масса) судна, т;

- нормальная (к поверхности сооружения) составляющая скорости подхода судна, м/с.

Допускаемые значения нормальной составляющей скорости подхода и коэффициента следует назначать с применением данных приложения М.

6.9 Поперечную горизонтальную силу , кН, от навала судна при подходе к сооружению следует определять для заданного значения энергии навала судна , кДж, по графикам рисунка 16, следуя по направлению штриховой линии со стрелками.

Суммарная энергия деформации , кДж, должна включать энергию деформации отбойных устройств , кДж, и энергию деформации причального сооружения , кДж; при величина не учитывается.

Энергию деформации причального сооружения , кДж, следует определять по формуле

 

, (41)

 

где - коэффициент жесткости причального сооружения в горизонтальном поперечном направлении, кН/м.

Продольная сила , кН, от навала судна при подходе к сооружению должна определяться по формуле

 

, (42)

 

где - коэффициент трения, принимаемый в зависимости от материала лицевой поверхности отбойного устройства: при поверхности из бетона или резины ; при деревянной поверхности ; при полиэтиленовых брусьях .

6.10 При ограничении допускаемой силы , на причальное сооружение максимальное допускаемое значение нормальной к поверхности сооружения составляющей скорости подхода судна , м/с, следует определять по формуле

 

, (43)

 

где - энергия навала, кДж, принимаемая по графикам рисунка 16 при заданном значении допускаемой силы на причальное сооружение (или на борт судна);

W и - обозначения те же, что и в 6.8.

Следует учитывать, что ограничение скорости подхода к сооружению может быть обусловлено размывающим воздействием на донные отложения и/или крепление дна акватории вблизи сооружения, оказываемым потоком, возникающим за счет работы движителей судна.

 

 

Нагрузки на сооружения от натяжения швартовов

 

6.11 Нагрузки от натяжения швартовов должны определяться с учетом распределения на швартовные тумбы (или рымы) поперечной составляющей суммарной силы , кН, от действия на одно расчетное судно ветра и течения. Значение , кН, принимается согласно 6.4, 6.5.

Воспринимаемую одной тумбой (или рымом) силу S, кН, на уровне козырька (рисунок 17) от всех судов, швартовы которых заведены за тумбу, а также ее поперечную , кН, продольную , кН, и вертикальную , кН, проекции следует определять по формулам:

 

, (44)

 

, (45)

 

, (46)

 

, (47)

 

где n - число работающих тумб, принимаемое по таблице 11;

, - углы наклона швартова, град, принимаемые по таблице 12.

 

 

Таблица 11

 

Наибольшая длина судна , м

50 и менее

150

250

300 и более

Наибольшее расстояние между тумбами , м

20

25

30

30

Число работающих тумб n

2

4

6

8

 

Таблица 12

 

Тип судна

Положения тумб на причальном сооружении

Угол наклона швартова

судно в грузу

судно порожнее

Морские

На кордоне

30°

20°

40°

В тылу

40°

10°

20°

Речные пассажирские и грузопассажирские

На кордоне

45°

Речные грузовые

То же

30°

Примечание - При расположении швартовных тумб на отдельно стоящих фундаментах значение угла следует принимать равным 30°.

 

Нормативные значения силы натяжения швартова S, кН, для судов речного флота должны приниматься по таблице 13.

 

Таблица 13

 

Расчетное водоизмещение судна W, тыс. т

Нормативная сила натяжения швартова S, кН, для судов

пассажирских, грузопассажирских, технического флота со сплошной надстройкой

грузовых и технического флота без сплошной надстройки

0,1 и менее

50

30

0,11-0,5

100

50

0,51-1

145

100

1,1-2

195

125

2,1-3

245

145

3,1-5

-

195

5,1-10

-

245

Более 10

-

295

 

Силу, передаваемую на каждую концевую тумбу носовыми или кормовыми продольными швартовами, для морских судов с расчетным водоизмещением более 50 тыс. т следует принимать равной продольной составляющей суммарной силы , кН, от действия ветра и течения на пришвартованное судно, определенной согласно 6.4-6.5.

Примечание - Более точное определение усилий в швартовых с учетом конкретной схемы швартовки судна выполняется по формулам приложения Н.

 

6.12 Для причалов, состоящих из технологической площадки и отдельно стоящих палов, нагрузки на палы от воздействий ветра, течения, определенные согласно 6.4-6.5, должны распределяться между группами швартовых следующим образом:

, кН - для носовых и кормовых продольных и прижимных канатов;

, кН - для шпрингов.

Если каждая группа швартовов заводится на несколько палов, то распределение усилий между ними принимается равномерным. Значения углов и (рисунок 17) и число работающих тумб следует устанавливать по расположению швартовных палов.

Примечания

1 Волновую составляющую нагрузки на причал от натяжения швартовов следует учитывать на основе апробированных на практике динамических методов расчетов качки пришвартованного судна на волнении или на основе модельных испытаний. Для предварительных оценок применяется методика, приведенная в приложении Л.

2 Для сплошных причалов при рассмотрении случаев, когда ветер направлен от причала в сторону акватории, волновая составляющая нагрузки на причал от натяжения швартовов не учитывается

 

7 Ледовые нагрузки на гидротехнические сооружения

 

Основные положения

 

7.1 Нагрузки ото льда на гидротехнические сооружения должны определяться на основе исходных данных по ледовой обстановке в районе сооружений, в том числе с учётом функционирования системы управления ледовой обстановкой портовых сооружений, для периода времени с наибольшими ледовыми воздействиями.

7.2 По видам воздействия льда на гидротехнические сооружения следует различать:

- нагрузки на сооружения от полей ровного льда, включая сценарии подхода дрейфующего поля льда к сооружению (или ледохода) и подвижки поля ровного льда при вмерзании в него сооружения;

- локальное давление ледовых образований:

- нагрузки на сооружения от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении;

- нагрузки от примёрзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды;

- нагрузки на сооружения от заторных и зажорных масс льда;

- нагрузки от движущегося тороса;

- нагрузки от движущегося айсберга.

7.3 В число исходных данных по ледовой обстановке для расчёта ледовых нагрузок входят:

- толщина льда;

- прочностные характеристики льда;

- характеристики геометрических размеров и форм рельефа ледяного покрова;

- перепады температур, необходимые при расчёте нагрузки от температурного расширения;

- максимальная и минимальная скорости подхода льда к сооружению;

- температура воздуха, необходимая для расчёта прочности льда;

- скорость ветра и пр.

7.4 Прочностные характеристики ледяного покрова: пределы прочности льда при сжатии и изгибе , МПа, следует вычислять по формулам:

 

, (48)

 

, (49)

 

где N - число слоёв одинаковой толщины, на которое разбивается (по толщине) рассматриваемое ледяное поле, при этом ;

- прочность льда на одноосное сжатие, МПа, в i-м слое при температуре ;

- доверительная граница случайной погрешности определений , МПа, определяемая методами математической статистики;

и - прочность льда на одноосное сжатие, МПа, в нижнем слое рассматриваемого ледяного поля при температуре и доверительная граница случайной погрешности определений , МПа, определяемые так же, как и ;

- температура льда на границе лёд-вода (температура замерзания), равная для пресной воды 0°С, а для солёной воды определяемая по формуле , где - солёность воды, _.

7.5 Нормативное значение определяется с учётом температуры в i-м слое как среднеарифметическое значение прочности льда в соответствии с методикой испытания льда на одноосное сжатие согласно приложению П.

Распределение температуры по толщине льда и определение ее значения в i-м слое принимается по натурным данным или, при их отсутствии, на основе решения задачи теплопроводности при стационарном режиме с учетом расчетной толщины слоя снега на поверхности льда.

Для решения задачи теплопроводности температуру наружного воздуха на границе лёд-атмосфера (параметр, определяющий прочностные характеристики льда) следует принимать по данным метеорологических наблюдений на ближайшей метеостанции.

В зависимости от класса сооружений в качестве температуры наружного воздуха принимается:

- для толщины льда менее 1,5 м - обеспеченное значение средней температуры воздуха за декаду, предшествующую ледовому воздействию (для гидротехнических сооружений I и II классов обеспеченность среднедекадной температуры составляет 0,1%, для гидротехнических сооружений III и IV классов - 1,0%);

- для толщины льда более 1,5 м - обеспеченное значение средней температуры воздуха за месяц, предшествующий ледовому воздействию (для гидротехнических сооружений I и II классов обеспеченность среднемесячной температуры составляет 0,1%, для гидротехнических сооружений III и IV классов - 1,0%).

При отсутствии опытных данных значение принимается по таблицам 14 и 15 для пресного и солёного льда соответственно. При этом при солёности льда от 1,7_ и менее лёд считается условно пресным.

 

Таблица 14

 

Тип кристаллической структуры пресноводного льда

Доверительная вероятность,

Температура льда в i-м слое ледяного поля , °С

0

-3

-15

-30

Значения , МПа

Зернистый (снежный)

 

1,2

3,1

4,8

5,8

0,95

0,99

Призматический (столбчатый)

 

1,5

3,5

5,3

6,5

0,95

0,99

Волокнистый (шестовато-игольчатый)

 

0,8

2,0

3,2

3,8

0,95

0,99

 

Таблица 15

 

Тип кристаллической структуры морского льда

Соленость льда, _

Доверительная вероятность,

Температура льда в i-м слое ледяного поля , °С

-3

-15

-30

Значения , МПа

Зернистый

2

 

2,70

4,70

5,70

0,95

0,99

3

 

1,60

4,25

4,90

0,95

0,99

0,7

4

 

1,30

3,90

4,50

0,95

0,99

5

 

1,15

3,40

4,10

0,95

0,99

6

 

1,05

3,40

4,10

0,95

0,99

0,7

Волокнистый

2

 

1,45

3,10

3,70

 

 

3

 

0,80

2,80

3,25

0,95

0,99

4

 

0,60

2,50

3,10

0,95

0,99

0,7

5

 

0,45

2,30

2,85

0,95

0,99

6

 

0,40

2,20

2,80

0,95

0,99

 

Значение доверительной вероятности величин и при расчётах ледовых нагрузок принимается равным 0,99 для сооружений I класса и 0,95 - для сооружений II и III классов.

7.6 При рассмотрении прочности льда в условиях первой подвижки речного ледяного покрова значения и , определённые по формулам (48) и (49). следует уменьшать путём умножения их на коэффициент, принимаемый:

- 0,45 - для рек бассейна Среднего и Верхнего Амура и юга Забайкалья;

- 0,5 - для рек бассейна Нижнего Амура, Средней Лены, Енисея до Енисейска, Оби до Октябрьского и севера Европейской части Российской Федерации;

- 0,64 - для рек бассейна Верхнего Днепра, Верхней Волги, Камы и Тобола, низовья Дона, Волги, Урала и Оби, междуречья Оби и Енисея, Верхней Лены, Алдана и крайнего северо-востока Российской Федерации;

- 0,83 - для нижних течений Енисея и Лены и рек их междуречья, рек бассейна Алтая, а также для рек центра, северо-запада и юго-востока Европейской части Российской Федерации.

7.7 Строение ледяного поля (речного и морского) определяется по данным кристаллографического исследования, при их отсутствии следует принимать, что:

- ледяной покров открытых озёр, водохранилищ и крупных рек состоит из зернистого и призматического льдов;

- ледяной покров морей и устьевых участков рек, впадающих в моря, состоит из зернистого и волокнистого льдов.

Толщина слоя зернистого льда, располагающегося в верхней части ледяного покрова, относится к толщине слоя призматического или волокнистого льда как 1:3.

 

Нагрузки на сооружения от полей ровного льда

 

7.8 Нагрузку от воздействия движущихся ледяных полей на сооружения с вертикальной передней гранью необходимо определять: на отдельно стоящую опору (рисунок 18) с передней гранью в виде треугольника, многогранника или цилиндрического очертания , МН, по формуле

 

, (50)

 

на протяжённое сооружение (рисунок 19) , МН, по формуле

 

, (51)

 

где V - скорость движения ледяного поля, м/с;

- обеспеченная толщина ровного льда, м. Назначается путём статистической обработки материалов натурных наблюдений для периода времени с наибольшими ледовыми воздействиями в зависимости от класса гидротехнического сооружения по таблице 16;

m - коэффициент формы воспринимающей нагрузку передней грани опоры в плане, принимаемый по таблице 17;

А - максимальная площадь ледяного поля (или суммарная площадь нескольких ледяных полей, оказывающих давление друг на друга), , которая может воздействовать на рассчитываемый элемент сооружения, определяемая по натурным наблюдениям или принимаемая в зависимости от поперечных размеров сооружения как (где l - пролёт водопропускного сооружения) или (где b - поперечный размер сооружения);

- коэффициент, принимаемый по таблице 18;

- коэффициент, принимаемый по таблице 19;

- половина угла заострения передней грани опоры в плане на уровне действия льда, град; для опоры в виде многогранника или полуциркульного очертания необходимо принимать ;

- обозначение см. в 7.4;

- плотность воды, .

 

Таблица 16

 

Класс гидротехнического сооружения

I, II

III, IV

Ежегодная вероятность превышения (обеспеченность) толщины ровного льда Р, %

0,1

1,0

 

Таблица 17

 

Коэффициент формы передней грани опоры в плане

Для опоры с передней гранью в виде

треугольника с углом заострения в плане

многогранника или полуциркульного очертания

прямоугольника

45°

60°

75°

90°

120°

m

0,41

0,47

0,52

0,58

0,71

0,83

1

Примечание - В случае подвижки смёрзшегося с опорой ледяного поля для опоры с передней гранью в виде треугольника и прямоугольника принимается , для опор с передней гранью в виде многогранника или полуциркульного очертания .

 

Таблица 18

 

Значение

0,3 и менее

1

3

10

15

25

50 и более

Коэффициент

5,5

3,3

2,2

1,3

1,1

1,0

0,5

b - ширина опоры по фронту на уровне действия льда, м.

 

Таблица 19

 

Значение ,

и менее

и более

Коэффициент

0,1

0,9

1,0

0,8

0,5

0,3

- эффективная скорость деформации льда в зоне его взаимодействия с опорой, , определяемая по формуле ,

где - коэффициент, принимаемый при (или ) равным 4, а при (или ) равным 2; при (или ) коэффициент определяется линейной интерполяцией между значениями 4 и 2.

 

При отсутствии материалов натурных наблюдений за толщиной ровного льда в качестве исходных данных принимаются значения толщины ровного льда соответствующей вероятности превышения в соответствии с таблицей 16, полученные расчётом по гидрометеорологическим условиям местности.

Для определения скорости дрейфа льда, при которой происходит разрушение льда у сооружения, должны быть построены графики зависимости ледовой нагрузки при остановке ледового поля и при прорезании ледового поля от скорости дрейфа льда V. Точка пересечения графиков - искомое значение скорости дрейфа.

Примечания

1 Под отдельно стоящим сооружением следует понимать сооружение, обтекаемое льдом, способное воспринимать действующую ледовую нагрузку и прорезать движущееся на него ледяное поле.

2 Под протяжённым сооружением следует понимать сооружение, препятствующее проходу ледяных полей через створ сооружения. Под это понятие попадают отдельные участки русловых плотин, затворы водосбросных сооружений, протяжённые стены, если они упираются в берега или соединены с другими сооружениями, и пр.

 

 

 

Нагрузка , определённая по формуле (50), должна быть не более нагрузки , МН, определяемой по формуле

 

, (52)

 

а нагрузка , определённая по формуле (51), должна быть не более нагрузки , МН, определяемой по формуле

 

, (53)

 

где k - коэффициент, принимаемый по таблице 20;

- протяжённость контакта ледяного покрова с сооружением, м.

Нагрузку от воздействия ледяного поля на опору с передней гранью в виде прямоугольника следует определять по формуле (52).

 

Таблица 20

 

Значение

0,3 и менее

1

3

10

20

25 и более

Коэффициент k

1

0,9

0,8

0,6

0,5

0,4

 

7.9 Нагрузку от воздействия движущегося ледяного поля на отдельно стоящую коническую опору или конический ледорез полуциркульного очертания (рисунок 20) при отсутствии смерзания со льдом необходимо определять по формулам:

а) горизонтальную составляющую нагрузки , МН,

 

, (54)

 

б) вертикальную составляющую нагрузки , МН,

 

, (55)

 

где , - коэффициенты, принимаемые по таблице 21;

, , , - коэффициенты, принимаемые по таблице 22;

- коэффициент, принимаемый по таблице 23;

- плотность воды, ;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 ;

d - диаметр конуса по ватерлинии, м;

- верхний диаметр конуса, м;

и - обозначения см. в 7.4 и 7.8.

 

Таблица 21

 

Значение

0,1

0,5

1

5

10

25

50

100

 

Коэффициенты:

 

1,6

1,6

1,7

1,9

2,1

2,5

2,9

3,5

0,31

0,24

0,21

0,11

0,08

0,05

0,02

0,02

 

 

Таблица 22

 

Значение

20°

30°

40°

50°

60°

70°

 

Коэффициенты:

 

0,25

0,27

0,31

0,36

0,46

0,67

0,7

0,9

1,3

1,8

2,6

5,3

2,2

1,6

1,1

0,8

0,5

0,3

0,041

0,042

0,039

0,034

0,026

0,017

- угол наклона образующей конуса (передней грани сооружения откосного профиля) к горизонту.

Примечание - Значения настоящей таблицы соответствуют коэффициенту трения между льдом и сооружением, равному 0,15.

 

Таблица 23

 

Значение

Значение

0,08 и менее

0,8

1,6

3,2

5,4

Коэффициент

40°-50°

1

2,0

2,7

3,7

4,7

60°

1

2,0

2,6

3,5

3,6

70°

1

1,9

2,5

2,6

2,7

 

На секцию откосного профиля или отдельно стоящую опору прямоугольного сечения с наклонной передней гранью (рисунок 21) нагрузку от воздействия движущегося ледяного поля следует определять по формулам:

а) горизонтальную составляющую нагрузки , МН,

 

, (56)

 

б) вертикальную составляющую нагрузки , МН

 

, (57)

 

где - коэффициент, принимаемый по таблице 24;

- коэффициент, принимаемый по таблице 25;

- коэффициент, принимаемый по таблице 26;

, , - коэффициенты, принимаемые по таблице 27;

- коэффициент, принимаемый по таблице 28;

f - коэффициент трения;

b - обозначения см. в 7.8.

 

 

Таблица 24

 

30°

40°

50°

60°

70°

Коэффициент

1,0

1,5

2,0

2,5

2,5

 

Таблица 25

 

, м

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

Коэффициент

0,039

0,048

0,062

0,073

0,083

 

Таблица 26

 

, м

Значения , МН/м, при

30°

40°

50°

60°

70°

0,5

0,044

0,058

0,143

0,316

0,746

1,0

0,089

0,178

0,319

0,642

1,463

2,0

0,238

0,484

0,746

1,394

3,076

3,0

0,499

0,847

1,213

2,157

4,635

4,0

0,622

1,303

1,790

3,084

6,510

 

Таблица 27

 

30°

40°

50°

60°

70°

1,92

2,01

2,09

2,17

2,22

1,19

2,68

4,70

12,20

60,0

2,07

1,35

0,75

0,41

0,24

 

Таблица 28

 

, м

Значения , МН/м, при

30°

40°

50°

60°

70°

0,5

0,018

0,056

0,095

0,138

0,186

1,0

0,157

0,172

0,211

0,281

0,365

2,0

0,426

0,444

0,485

0,607

0,767

3,0

0,721

0,740

0,773

0,933

1,155

4,0

1,080

1,099

1,122

1,327

1,620

 

Коэффициенты , и принимаются в зависимости от , м.

В случае подвижки смёрзшегося с коническим сооружением ледяного поля горизонтальная составляющая нагрузки , МН, определяется как на цилиндрическую опору с расчётной шириной b, равной диаметру конуса на уровне действия льда, по формуле

 

, (58)

 

где - коэффициент, принимаемый по таблице 29;

- обозначение см. в 7.8.

Вертикальная составляющая нагрузки в этом случае отсутствует.

 

Таблица 29

 

Угол наклона образующей

45°

60°

75°

90°

Коэффициент

0,60

0,79

0,92

1,00

 

7.10 Нагрузку от воздействия движущегося ледяного поля на сооружение, состоящее из системы вертикальных колонн (свай, свай-оболочек и т.п.), необходимо определять в зависимости от просвета между сваями S (рисунок 22).

Нагрузка от воздействия движущегося ледяного поля на каждый из элементов поперёк направления движения ледяных полей с просветами определяется по формуле

 

, (59)

 

где - сила от воздействия ледяных полей на один элемент шириной рассматриваемого сооружения, определяемая для соответствующих ледовых условий, воздействия ледяных полей и конструкции опор по формулам (50) - (58);

- коэффициент, определяемый по таблице 18 для суммарной ширины n элементов, входящих в сооружение. На каждый элемент действует сила в n раз меньше, чем на все сооружение.

Если в ряду из n элементов есть j просветов , то ряд следует разбить на (j+1) сооружений, между которыми просветы . Расчёт каждого из (j+1) сооружения производят по формуле (59).

За расчётное воздействие следует принимать наименьшую силу, определённую по формуле (59) и формулам (50) - (58), для соответствующих ледовых воздействий.

 

 

7.11 Определяющая характеристика ледовых воздействии при первой подвижке льда на элементы системы вертикальных колонн (свай, свай-оболочек и т.п.) - расстояние l между элементами ряда (по их осям).

Максимальное расстояние между элементами ряда (по их осям) , при котором происходит срез льда между этими элементами, определяется по формуле

 

. (60)

 

При каждый элемент в ряду, расположенный вдоль направления движения ледяных полей, работает независимо друг от друга (у каждого элемента происходит смятие льда).

При первой подвижке льда на второй и последующие элементы системы вертикальных колонн (свай, свай-оболочек и т.п.), расположенные вдоль направления движения ледяных полей на расстоянии друг от друга (по осям) , действует сила , которую следует определять как доли от силы , действующей на первый элемент ряда

 

, (61)

 

где - коэффициент снижения воздействия льда на последующие элементы ряда

 

, (62)

 

где - число плоскостей среза между элементами ряда;

- длина плоскости среза;

- коэффициент, определяемый по формуле

 

. (63)

 

7.12 Число плоскостей среза между элементами ряда, расположенного параллельно направлению нагрузки, принимается равным:

при одиночном ряде;

при двух взаимодействующих рядах;

при трёх и более взаимодействующих рядах для крайних для внутренних рядов (т.е. ледовая нагрузка отсутствует).

За одиночный принимают ряд, который по фронту (поперёк направления нагрузки) удалён (имеется просвет) от других сооружений (или их элементов) на .

За число взаимодействующих рядов более двух принимают ряды, в которых по фронту есть просветы .

7.13 Длина плоскости среза между элементами ряда, параллельного направлению нагрузки, определяется геометрией двух взаимодействующих элементов в ряду

 

(64)

 

где - угол сектора элемента опоры, градус, в плане, в пределах которого происходит срез льда. В диапазоне определяют по формуле

 

. (65)

 

7.14 Если элементы ряда (свай, свай-оболочек и т.п.), расположенные вдоль направления движения ледяных полей, соединены между собой стеной толщиной , то при первой подвижке льда на второй и последующие элементы ряда действует сила , определяемая по формулам:

 

при ; (66)

 

при , (67)

 

где - половина угла сектора, на ширине которого происходит срез льда между столбами.

7.15 При косом направлении нагрузки на второй и последующие элементы ряда, расположенные вдоль движения ледяных полей, их совместная работа происходит при соблюдении условий и . На элементы ряда в этом случае действует сила, характеризующая как смятие, так и сдвиг льда и определяемая по формуле

 

(68)

 

где - усилие при разрушении ледяного покрова за счёт смятия льда, определяемое по формуле (52);

- усилие, при котором происходит срез льда между элементами ряда, определяемое по формуле (61) при . Составляющая силы , характеризующая сдвиг, отлична от нуля в том случае, если внешняя плоскость сдвига "упирается" в нижестоящий элемент (рисунок 23). Это условие соблюдается при неравенстве .

При соблюдении указанных выше двух условий для расстояния l между элементами на второй и последующие элементы взаимодействующего ряда, расположенного ниже по направлению движения ледяных полей (на рисунке 23 ряд N 2), действует сила, определяемая по формуле (61) при .

Если взаимодействующих рядов больше двух, то для последующих элементов внутренних рядов (т.е. нагрузка отсутствует).

При несоблюдении неравенства с некоторым запасом принимается, что последующие элементы взаимодействующих (а также невзаимодействующих) рядов рассчитываются как первые элементы в рядах, параллельных направлению нагрузки (7.10), т.е. как при (рисунок 23).

Под взаимодействующими рядами понимаются ряды, между элементами которых в направлении параллельном поперечной оси опоры просветы .

 

 

7.16 Воздействие льда в период ледохода на второй и последующие элементы опоры в ряду, расположенном параллельно направлению нагрузки (движения ледяных полей), не учитывается, поскольку первые элементы ряда работают как аванпостные сооружения, у которых происходит разрушение ледяных полей.

При косом подходе ледяных полей к опоре , элементы которой составляют два и более продольных ряда, нагрузку воспринимают, кроме первых элементов продольных рядов (как при отсутствии косины), все элементы ряда N 1 (рисунок 23). Расчёт нагрузки на каждый элемент определяют согласно 7.10. Причём для последующих элементов ряда N 1 в расчётах следует принимать .

7.17 Общая нагрузка на опору, состоящую из n элементов (составляющих продольные и поперечные ряды), определяется как сумма нагрузок на каждый элемент.

7.18 Точку приложения равнодействующей ледовой нагрузки, определённой согласно 7.8-7.17, необходимо принимать ниже расчётного уровня воды на в зимний период и на в период весеннего ледохода.

7.19 Локальное давление на элементы сооружений от воздействия ледовых образований не должно превышать предела прочности льда на сжатие .

7.20 Нагрузку от воздействия остановившегося поля ровного льда, наваливающегося на сооружение при действии течения воды и ветра , МН, необходимо определять по формуле

 

, (69)

 

в которой величины , , и , МПа, определяются по формулам:

 

, (70)

 

, (71)

 

- для речных условий, (72)

 

- для морских условий, (73)

 

, (74)

 

где - максимальная скорость течения воды подо льдом в период ледохода, м/с;

- максимальная скорость ветра в период ледохода, м/с;

- средняя длина ледяного поля по направлению потока, принимаемая по данным натурных наблюдений, при их отсутствии для рек принимается равной утроенной ширине реки, м;

i - уклон поверхности потока;

и А - обозначения те же, см. 7.8;

Н - глубина воды перед сооружением, м.

При этом, нагрузка , определённая по формуле (69), не может быть больше нагрузки , определённой по формуле (53) при .

Примечания

1 Расчётная ширина ледяного поля принимается по данным натурных наблюдений, а для затворов или аналогичных сооружений - не более ширины пролёта сооружения.

2 Точку приложения равнодействующей ледовой нагрузки необходимо принимать на ниже расчётного уровня воды в зимний период, на - в период весеннего ледохода.

 

Нагрузки на сооружения от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении

 

7.21 Расчётную нагрузку на сооружение от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении следует определять по формуле

 

, (75)

 

где нагрузка на единицу длины сооружения от воздействия сплошного ледяного поля при его температурном расширении q, кН/м, принимается как наибольшее из значений q, определённых для случаев, когда из ряда наблюдений за температурой воздуха приняты расчётные периоды с минимальной температурой и соответствующим ей градиентом или с максимальным градиентом и соответствующей ему температурой;

b - обозначение см. в 7.8.

7.22 Нагрузку q, кН/м, на единицу длины сооружения от воздействия сплошного ледяного покрова при его температурном расширении следует определять по формуле

 

, (76)

 

где - обеспеченная толщина ровного льда, м (7.8);

- коэффициент потери устойчивости ледяного покрова, выбираемый по таблице 30.

 

Таблица 30

 

Протяжённость ледяного покрова, м

50

70

90

120

150 и более

Коэффициент

1

0,9

0,8

0,7

0,6

 

р - давление за счёт упругой и пластической деформации, кПа, при температурном расширении льда солёностью принимается равным 100 кПа и нагрузка на единицу длины сооружения определяется по формуле

 

. (77)

 

При солёности давление p определяется по формуле

 

, (78)

 

где - предел упругости льда при сжатии, кПа,

- коэффициент линейного расширения льда, ,

- скорость повышения температуры воздуха, град/с ,

- коэффициент вязкости льда, , определяемый по формулам:

 

при , (79)

 

при , (80)

 

- температура льда, °С, определяемая по формуле

 

, (81)

 

- начальная минимальная температура, с которой начинается ее повышение, °С,

- относительная толщина ледяного покрова с учётом влияния снега, определяемая по формуле

 

, (82)

 

- приведённая толщина ледяного покрова, м, определяемая по формуле

 

, (83)

 

- наименьшая толщина снежного покрова, м,

- теплопроводность льда, Вт/(мК),

- коэффициент теплоотдачи с верхней поверхности ледяного покрова, , определяемый по формуле

 

, (84)

 

w - средняя скорость ветра, м/с; коэффициент В определяется по таблице 31.

, - безразмерные коэффициенты, принимаемые по графикам рисунков 24 и 25 при заданных относительных значениях толщины ледяного покрова и безразмерного значения , a - коэффициент температуропроводности льда, .

 

Таблица 31

 

, °C

-40

-30

-20

-10

0

10

В,

7,12

6,88

6,67

6,48

6,27

6,07

 

 

 

При этом нагрузка от температурного расширения, определённая по формуле (75), должна быть не более нагрузки, определённой по формуле

 

, (85)

 

где - смещение сооружения по направлению и на уровне действия нагрузки, м; - коэффициент упругой податливости сооружения, м/МН.

Температурное расширение ледяного поля может быть определено по формуле

 

, (86)

 

где - коэффициент линейного расширения льда, 1/град; - коэффициент, определяемый по графикам рисунка 25; - расчетный перепад температуры наружного воздуха, °С; L - расстояние от сооружения до берега, м.

Для свайного ростверка с высотой стоек Н, м, коэффициент податливости конструкции определяется по формуле

 

. (87)

 

Нагрузка от температурного расширения , рассчитанная по формуле (85), должна быть не более определенной по формуле

 

, (88)

 

где , b, - обозначения см. в 7.8.

Для условий нагрузки от температурного расширения .

Примечание - В приливных морях нагрузки от температурного расширения льда на гидротехнические сооружения не учитываются.

 

Нагрузки от примёрзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды

 

7.23 Вертикальную нагрузку (на 1 м длины по фронту сооружения) от примёрзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды (УВ) , МН/м (рисунок 26), следует определять по формуле

 

, (89)

 

где - изменение УВ, м; при этом ; - обеспеченная толщина ровного льда, м (7.8); v - кинематическая вязкость воды при температуре 0°С, равная .

 

 

Нагрузка , определённая по формуле (89), должна быть не более нагрузки МН/М, определяемой по формуле

 

, (90)

 

где - предельное напряжение в сжатом слое изгибаемого ледяного покрова, МПа, определяемое как для нижнего слоя ледяного покрова при температуре в случае понижения уровня воды или для верхнего слоя ледяного покрова при температуре в случае повышения уровня воды;

- предельное напряжение в растянутом слое изгибаемого ледяного покрова, МПа, определяемое как для верхнего слоя ледяного покрова при температуре в случае понижения уровня воды или для нижнего слоя ледяного покрова при температуре в случае повышения уровня воды;

- температура льда на границе лёд-воздух, град.

, , - обозначения см. в 7.4.

Примечание - В приливных морях нагрузки от примерзания льда к сооружениям не учитываются.

 

7.24 Момент силы, воспринимаемый 1 м протяжённого сооружения от примёрзшего ледяного покрова, , , при изменении уровня воды (рисунок 26), необходимо определять по формуле

 

, (91)

 

где , - обозначения см. в 7.23.

При этом момент силы , определённый по формуле (91), должен быть не более момента , , определяемого по формуле

 

, (92)

 

где , - обозначения см. в 7.23.

7.25 Вертикальную нагрузку на отдельно стоящую опору или свайный куст от примёрзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды , МН (рисунок 27), необходимо определять по формуле

 

, (93)

 

где - коэффициент, определяемый по формуле

 

, (94)

 

где D - поперечный размер (диаметр) опоры или свайного куста, м;

и - обозначения см. в 7.4 и 7.23.

Примечания

1 При прямоугольной форме опоры в плане со сторонами b и с или для сооружения, состоящего из системы колонн или куста свай с внешними размерами опорной части на уровне действия льда b и с, м, принимается , м.

2 Нагрузки от примерзания льда к сооружениям, расположенным в приливных морях, не учитываются.

 

 

7.26 Вертикальную нагрузку на сооружение, состоящее из системы вертикальных колонн, от примёрзшего к опорам ледяного покрова при изменении уровня воды , МН (рисунок 28), необходимо определять по формулам:

 

, (95)

 

, (96)

 

где K - коэффициент, определяемый как произведение коэффициентов , принимаемых для каждой из n колонн по графикам рисунка 29 при заданных значениях , b и параметра , v - кинематическая вязкость воды, ; при g = 9,81 и параметр .

- расстояние от оси произвольно выбранной основной колонны до оси k-й колонны (рисунок 28), м;

n - число колонн в сооружении;

b, и - обозначения см. в 7.8, 7.23, 7.25.

 

 

Нагрузки на сооружения от заторных и зажорных масс льда

 

7.27 Нагрузку от движущейся заторной массы льда на сооружение , MH, необходимо определять по формуле

 

, (97)

 

где - нормативное сопротивление заторной массы льда смятию, МПа, определяемое по данным натурных наблюдений; при их отсутствии принимается равным:

0,45 МПа - для участков рек севернее линии "Воркута - Ханты-Мансийск - Красноярск - Улан-Удэ - Благовещенск - Николаевск на Амуре",

0,35 МПа - между линиями "Воркута - Ханты-Мансийск - Красноярск - Улан-Удэ - Благовещенск - Николаевск на Амуре" и "Архангельск - Киров - Уфа - Усть-Каменогорск",

0,25 МПа - южнее линии "Архангельск - Киров - Уфа - Усть-Каменогорск";

- расчётная толщина заторной массы, м, определяемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии по формуле

 

, (98)

 

где - средняя глубина реки выше затора при максимальном расходе воды заторного периода, м;

- коэффициент, принимаемый по таблице 32;

m, b - обозначения см. в 7.8.

 

Таблица 32 - Значения коэффициента для определения расчётной толщины заторной массы

 

Значение

3

5

10

15

20

25

Коэффициент

0,85

0,75

0,45

0,40

0,35

0,28

 

 

7.28 Нагрузку от движущейся зажорной массы на отдельно стоящую опору , МН, следует определять по формуле

 

, (99)

 

где - нормативное сопротивление зажорной массы смятию, МПа, определяемое по данным натурных наблюдений; при их отсутствии принимается равным 0,12 МПа;

- расчётная толщина зажора, м, определяемая по данным натурных наблюдений; при их отсутствии принимается равной 0,8 от средней глубины потока при расходе воды зажорного периода;

m, b - обозначения см. в 7.8.

 

Нагрузки от движущегося тороса

 

7.29 Нагрузка от воздействия движущихся торосов и стамух на сооружения вертикального и откосного (при ) профиля , МН (рисунок 30), определяется как сумма

 

, (100)

 

где - нагрузка от надводной части ледяного образования (паруса), МН;

- нагрузка от консолидированной части ледяного образования, МН;

- нагрузка от подводной части ледяного образования (киля), МН.

7.30 Нагрузка от надводной части тороса вычисляется по формулам:

а) горизонтальная составляющая нагрузки , МН,

 

; (101)

 

 

б) вертикальная составляющая нагрузки , МН

 

, (102)

 

где - плотность льда, ;

- пористость ледяного образования, при отсутствии специальных исследований принимается ;

- средняя ширина преграды по фронту в зоне действия ледяного образования, м;

- сцепление между обломками льда в ледяном образовании, МПа, определяемое по данным испытаний; при их отсутствии принимается МПа;

- угол внутреннего трения ледяного образования, град; при отсутствии специальных исследований следует принимать ;

- расчётная высота ледяного образования, определяемая по натурным данным; при их отсутствии определяется по формуле

 

, (103)

 

где - толщина льда на момент образования тороса, м, но не более 0,6 м;

и - коэффициенты горизонтальной составляющей пассивного давления ледяного образования, вычисляемые по формулам:

 

; (104)

 

; (105)

 

где , (106)

 

, (107)

 

, (108)

 

где - угол трения между льдом и сооружением, град;

 

, (109)

 

f - коэффициент трения между льдом и сооружением, при отсутствии исследований принимается f = 0,1 - 0,2;

- угол наклона откоса ледяного образования к горизонту, при отсутствии исследований принимается ;

- обозначение см. в 7.9.

Точка приложения равнодействующей нагрузки от надводной части ледяного образования принимается выше уровня воды на , при нагрузка на сооружение направлена вверх.

7.31 Нагрузка от консолидированной части ледяного образования вычисляется по формулам:

а) горизонтальная составляющая нагрузки , МН, по формуле (52) - для отдельно стоящего сооружения и по формуле (53) - для секции протяжённого сооружения с заменой величины на - расчётную толщину консолидированной части и умножением значения на коэффициент - отношение прочностей консолидированной части и ровного льда на сжатие, определяемый по опытным данным; при их отсутствии следует принимать , где - обеспеченная толщина ровного льда на момент образования тороса, - обозначения см. в 7.4; толщина консолидированной части тороса (приложение Р).

б) вертикальная составляющая нагрузки , МН

 

. (110)

 

Точка приложения равнодействующей нагрузки от консолидированной части принимается ниже уровня воды на .

7.32 Нагрузка от киля вычисляется по формулам:

а) горизонтальная составляющая нагрузки , МН

 

; (111)

 

б) вертикальная составляющая нагрузки , МН

 

, (112)

 

где - пористость (пустотелость) ледяного образования, определяемая по данным испытаний; при их отсутствии принимается ;

- расчётная глубина киля ледяного образования, м; при назначении расчётной глубины ледяного образования следует учитывать, что ;

- средняя ширина преграды по фронту в зоне действия ледяного образования, м;

- сцепление (с учётом зацепа) ледяного образования, МПа, определяемое по данным испытаний; при их отсутствии принимается МПа;

- угол внутреннего трения ледяного образования, град, определяемый по данным испытаний; при их отсутствии принимается ;

- коэффициент горизонтальной составляющей пассивного давления нагромождения обломков льда, вычисляемый по формулам:

 

, (113)

 

. (114)

 

- обозначение см. в 7.9.

Нагрузка , определённая по формуле (111), должна быть не больше нагрузки , определённой по формуле (99) при замене в ней величин b и на и соответственно.

Точка приложения равнодействующей нагрузки от подводной части ледяного образования принимается ниже уровня воды на .

Примечание - Нагрузка на сооружение вертикального профиля определяется при .

 

Нагрузки от движущегося айсберга

 

7.33 Расчет нагрузки от движущегося айсберга на сооружения выполняется при значении ежегодной вероятности столкновения сооружения с айсбергом более и следующих исходных данных:

- частота появления айсбергов в заданном квадрате моря (2° по широте и 5° по долготе) и возможность соударения айсберга и сооружения (определяются по результатам мониторинга айсбергов в районе строительства сооружений и по архивным данным);

- наиболее вероятные (расчётные) размеры айсберга;

- скорость подхода айсберга к сооружению V, м/с (по данным мониторинга и архивным данным);

- геометрические размеры айсберга: высота надводной части , м; глубина погружения подводной части , м, ширина b, м; длина L, м (по данным мониторинга и архивным данным);

- пористость киля айсберга (по данным мониторинга);

- коэффициент формы айсберга ;

- коэффициент формы фронтальной поверхности сооружения m (по таблице 17);

- гидрометеорологический режим в заданном квадрате моря.

7.34 Коэффициент формы айсберга определяется как отношение объёма пустот к полному объёму пространства, занимаемому айсбергом. Численные значения коэффициента принимаются по таблице 33. Коэффициент , равный 0,5, соответствует пирамидальной форме надводной и подводной частей айсберга.

 

Таблица 33

 

Относительный объём пустот в теле айсберга

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Коэффициент формы айсберга,

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

 

7.35 Нагрузка от айсберга складывается из двух составляющих - от надводной и подводной частей айсберга - и , МН

 

. (115)

 

Нагрузка от надводной части , МН, определяется по формуле

 

, (116)

 

где b, , , m - обозначения и способ определения величин см. в 7.8 и 7.4.

- коэффициент формы надводной части по таблице 33.

k - коэффициент, принимаемый по таблице 34.

 

Таблица 34

 

Значение

0,3 и менее

1

3

10

20

25 и более

Коэффициент k

1

0,9

0,8

0,6

0,5

0,4

 

Нагрузка от подводной части айсберга , МН, определяется по формуле

 

, (117)

 

где - коэффициент трения поверхности льда о воду, при отсутствии специальных наблюдений следует принимать ;

- коэффициент условий подхода, принимаемый по таблице 35 в зависимости от угла подхода айсберга к сооружению, , град.

- коэффициент формы подводной части айсберга (по таблице 33);

- коэффициент лобового сопротивления подводной части айсберга.

 

Таблица 35

 

Угол подхода айсберга к сооружению,

<45°

60°

75°

90°

Коэффициент условий подхода,

1

0,9

0,7

0,4

 

- плавучесть подводной части айсберга, определяемая по формуле

 

, (118)

 

- прочность киля на сжатие при температуре замерзания, МПа.

Предложенные расчётные соотношения применимы для айсбергов объемом не более 500 тыс. . Учитывая сложные условия взаимодействия большого объёма льда и сооружения, для уточнения нагрузок могут проводиться специальные исследования, включающие определение массы айсберга и скорость его перемещения в исследуемом районе.

 

ГАРАНТ:

Нумерация приложений приводится в соответствии с источником

Библиография

 

[1] СП 11-103-97 "Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства"

[2] СП 11-114-2004 "Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений"

[3] СП 32-103-97 "Проектирование морских берегозащитных сооружений"

 

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!

Получить доступ к системе ГАРАНТ

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


Свод правил СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)" (утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 16 августа 2018 г. N 531/пр)


Текст документа опубликован на официальном сайте Минстроя России


Дата введения 17 февраля 2019 г.


Настоящий Свод правил вводится в действие через 6 месяцев со дня издания приказа Минстроя России от 16 августа 2018 г. N 531/пр


Части (разделы 1, 4, 5 (за исключением пунктов 5.3, 5.12, 5.18, 5.20, 5.36), 6 (за исключением пунктов 6.7, 6.8, 6.10), 7 (за исключением пункта 7.22)) настоящего документа были включены в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Технического регламента о безопасности зданий и сооружений


Настоящий документ был включен в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Технического регламента о безопасности зданий и сооружений


1 Исполнитель - ОАО "ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева"


2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"


3 Подготовлен к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)


4 Утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16 августа 2018 г. N 531/пр и введен в действие с 17 февраля 2019 г.


5 Зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 38.13330.2012 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"