Приложение Б. Определение параметров нагрузок и воздействий на откос

Приложение Б

Определение параметров нагрузок и воздействий на откос

Б.1 Волновые нагрузки (ветровые волны)

Б.1.1 Элементы волновых нагрузок (ветровых волн)

Ветровые волны: колебательное движение воды, вызванное ветром при его воздействии на свободную поверхность.

Расчетные элементы волны: элементы волны заданной обеспеченности в системе расчетного шторма, принятые в соответствии с категорией автомобильной дороги и типом откоса.

Длина разгона волны L: протяженность охваченной ветром акватории, измеренная по направлению ветра до расчетной точки.

Высота ветровой волны : превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле.

Длина ветровой волны : горизонтальное расстояние по лучу волны между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле.

Элементы ветровых волн (рисунок Б.1) следует принимать на основе результатов инженерно-гидрометеорологических изысканий, многолетних натурных наблюдений и лабораторных исследований в соответствии с СП 11-103-97 и СП 11-114-2004.

При недостаточности или отсутствии данных инженерно-гидрометеорологических изысканий параметры ветровых волн можно определять расчетом по зависимостям СП 38.13330.2012, [72] с последующей их проверкой по имеющимся данным наблюдений в конкретном месте изысканий.

Ориентировочные значения элементов ветровых волн в зависимости от длины разгона волны L, расчетной скорости ветра , глубины воды у откоса могут быть приняты по таблице Б.1.

Таблица Б.1

Средние значения элементов ветровых волн [72]

L, км	, м/с	Элементы ветровых волн			L, км	, м/с	Элементы ветровых волн
		, м	, м	, м			, м	, м	, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
			0,1	0,6	1,5	20		0,4	3,4
	8		0,1	0,9			2	0,7	6,7
	10		0,1	1,0			3	0,9	9,3
	15		0,2	1,4			4	1,0	9,3
	20		0,2	1,7		25		0,4	3,3
	25		0,3	1,9			2	0,7	6,8
	30		0,4	2,4			3	1,0	9,9
0,2			0,1	0,8			4	1,1	11,4
	8		0,1	1,3			5	1,2	11,4
	10		0,2	1,6		30		0,5	3,6
	15		0,3	2,6			2	0,8	6,8
	20		0,3	2,7			3	1,0	10,1
	25		0,4	3,2			4	1,3	13,0
	30		0,5	3,6			5	1,4	13,2
0,4			0,1	1,4	3,0	5		0,2	3,2
	8		0,2	1,8			2	0,3	3,8
	10		0,2	2,4		8		0,3	3,3
	15		0,4	3,4			2	0,4	5,9
	20		0,5	4,2			3	0,5	5,9
	25		0,6	5,2		10		0,3	3,3
	30		0,7	5,5			2	0,5	7,0
0,8			0,2	1,9			3	0,6	7,5
	8		0,3	3,0		15		0,4	3,3
	10		0,3	3,3			2	0,6	6,6
	15		0,3	3,3			3	0,9	9,9
		2	0,5	5,0			4	0,9	11,1
	20		0,4	3,4		20		0,4	3,4
		2	0,6	6,6			2	0,7	6,7
		3	0,7	6,6			3	0,9	10,4
	25		0,4	3,3			4	1,2	12,8
		2	0,7	6,8			5	1,3	12,8
		3	0,9	7,6		25		0,4	3,3
	30		0,5	3,6			2	0,7	6,8
		2	0,8	6,8			3	1,0	9,9
		3	1,0	9,2			4	1,3	14,1
		4	1,1	9,2			5	1,5	16,8
1,5			0,2	2,5			6	1,6	16,8
	8		0,3	3,3		30		0,5	3,6
	10	1	0,3	3,3			2	0,8	3,8
		2	0,4	5,2			3	1,1	10,1
	15	1	0,4	3,3	3	30	4	1,4	13,0
		2	0,6	6,6			5	1,7	17,3
		3	0,7	6,9			6	1,8	19,4
3,0	30	7	1,9	19,4	>3,0	20	5	1,5	16,4
		8	2,0	19,4			6	1,7	19,9
		9	2,0	19,4			7	1,7	22,4
>3,0			0,2	3,2			8	1,8	22,4
		2	0,2	4,7			9	1,9	22,4
		3	0,4	4,7		25		0,4	3,4
>3,0	8		0,3	3,3	>3,0	25	2	0,7	6,8
		2	0,5	7,1			3	1,1	9,9
		3	0,6	9,1			4	1,3	14,0
		4	0,7	9,5			5	1,5	16,9
	10		0,3	3,3			6	1,8	19,7
		2	0,5	7,9			7	2,1	23,0
		3	0,7	10,8			8	2,3	26,3
		4	0,8	11,3			9	2,4	28,9
	15		0,4	3,3		30		0,5	3,6
		2	0,6	6,6			2	0,8	6,8
		3	0,9	9,9			3	1,1	10,1
		4	1,1	13,6			4	1,4	13
		5	1,3	17,4			5	1,7	17,2
		6	1,3	17,4			6	2,0	21,7
	20		0,4	3,4			7	2,2	24,0
		2	0,7	6,7			8	2,4	26,5
		3	0,9	10,4			9	2,8	29,7
		4	1,2	13,2	-
Примечание - L - длина разгона ветровой волны; - расчетная скорость ветра; - глубина воды в приоткосной зоне; - расчетное значение высоты волны в таблице соответствует высоте волны 1% обеспеченности ; - длина ветровой волны; промежуточные значения параметров ветровых волн допускается определять линейной интерполяцией.

Б.1.2 Расчет элементов ветровых волн

Б.1.2.1 Длину разгона волны L следует определять по данным картографического материала с учетом направления ветра, при отсутствии данных - по зависимости Б.1:

, (Б.1)

где L - длина разгона волны, м, при ;

- предельный разгон волны (таблица А.1 СП 38.13330.2012), м;

- переводной коэффициент ;

v - коэффициент кинематической вязкости воздуха ;

- расчетная скорость ветра, м/с.

Б.1.2.2 Расчетная скорость ветра определяется в соответствии с разделом 2 и Приложением 2 [72] или может быть ориентировочно принята по таблице Б.2 по величине фактической скорости ветра на высоте 10 м от поверхности акватории в зависимости от характеристики местности.

Таблица Б.2

Расчетная скорость ветра

Характеристика местности*	, м/с**
	1	2	4	6	8	10	12	16	18	22	26	30
	Расчетная скорость ветра , м/с
Открытые акватории, пустыни, степи, лесостепи, тундра	0,9	2,2	4,6	6,9	9,1	11,1	13,0	16,4	18,0	20,8	23,4	25,8
Населенные пункты при высоте застройки до 10 м, лесные массивы	0,9	2,4	5,4	8,2	10,7	13,1	15,3	19,2	21,0	24,2	27,0	32,9
Населенные пункты при высоте застройки более 10 м	1,1	2,9	6,2	9,3	12,2	14,9	17,3	21,8	23,9	27,7	21,2	34,5
* По СП 20.13330.2012. ** - скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью воды. Соответствует интервалу осреднения 10 минут и 1% обеспеченности. Принимается по данным непосредственных измерений или климатических справочников.

Б.1.2.3 Высоту наката ветровой волны на откос определяют по зависимости Д.1 Приложения Д.1 СП 38.13330.2012 или ориентировочно принимают по таблице Б.3.

Таблица Б.3

Высота наката ветровой волны

Высота волны , м	Заложение откоса 1:m	Железобетон монолитный, плитное сборное, омоноличенное в карты	Сборное из шарнирно соединенных плит	Каменная наброска при относительной шероховатости
				0,1				0,2
		Расчетная скорость ветра , м/с
0,5	2,0 3,0 3,5	1,05 0,75 0,60	1,35 1,00 0,85	0,95 0,65 0,55	1,20 0,90 0,75	0,50 0,35 0,30	0,60 0,45 0,40	0,40 0,25 0,25	0,50 0,35 0,30
1,0	2,0 3,0 3,5	2,10 1,45 1,20	2,70 2,00 1,65	1,90 1,30 1,10	2,45 1,80 1,50	0,95 0,65 0,55	1,25 0,90 0,75	0,75 0,60 0,50	0,95 0,70 0,45
1,2	2,0 3,0 3,5	2,60 1,77 1,45	3,25 2,35 2,00	2,35 1,60 1,30	2,95 2,10 1,80	1,15 0,80 0,65	1,45 1,00 0,90	0,90 0,60 0,55	1,15 0,85 0,70
1,5	2,0 3,0 3,5	3,15 2,15 1,85	4,00 3,00 2,50	2,90 1,95 1,70	3,65 2,60 2,25	1,45 1,00 0,85	1,85 1,35 1,15	1,10 0,75 0,65	1,45 1,05 0,90
Примечание - Величину относительной шероховатости следует принимать равной среднему диаметру зерен материала крепления откоса.

Б.2 Волновые нагрузки

Б.2.1 Нагрузку от волнового воздействия следует учитывать при расчетной высоте волны у откоса более 1 м.

Б.2.2 При определении волновых нагрузок на конструкцию укрепления откосов берегоукрепительные сооружения необходимо принимать длину ветровой волны в диапазоне (от 1 до 1,4) при которой оказывается максимальное воздействие на откос.

Б.2.3 Величина максимальной волновой нагрузки на откос определяется по результатам построения эпюры волновых давлений по зависимостям приложений В и Д СП 38.13330-2012.

Ориентировочные значения волновой нагрузки в характерных точках (точки 1, 2, 3, 4, В) могут быть приняты по графикам на рисунке Б.3 в соответствии с расчетной схемой (рисунок Б.2) в зависимости от пологости ветровой волны .

Основные параметры эпюры волнового воздействия на откос (а1, а2) могут быть приняты по таблице Б.4.

Таблица Б.4

Значения основных параметров на схеме приложения волновых нагрузок

Параметры эпюры волнового давления*	Пологость ветровой волны
	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23
	0,3	0,3	0,4					0,5						0,6
	0,2	0,3			0,4			0,5				0,6			0,7			0,8
	1,1	1,3	1,4	1,6	1,8	1,9	2,1	2,2	2,4	2,6	2,7	2,9	3,0	3,2	3,4	3,5	3,7	3,8
* Параметры , и определяются путем умножения табличных данных на расчетное значение высоты ветровой волны .

Б.3 Элементы ледовых условий и воздействия от ледовых нагрузок

Б.3.1 Элементы и характеристики ледовых условий

Б.3.1.1 Ледоход: движение льда по поверхности воды в период осеннего и весеннего паводков или в период временных оттепелей.

Подвижка примерзшего льда: перемещение ледяного покрова на отдельных участках, происходящее под влиянием течения, ветра, колебания уровней воды, изменения толщины и прочности льда.

Навалы льда: нагромождения льдин на берегах и у гидротехнических сооружений под влиянием ветра и течения в период ледохода, вызывающие заторы и зажоры (нагромождения льдин неправильной формы).

Толщина ровного льда: сумма толщин надводной и подводной частей ледяного покрова.

Б.3.1.2 Ледовые условия характеризуются:

- датами замерзания и вскрытия ледового покрытия;

- толщиной ледяного покрова за период ледостава;

- высотой скопления обломков льда у откоса;

- интенсивностью нарастания толщины ледяного покрова, условиями вскрытия, образованием зажоров и заторов льда.

Б.3.1.3 Исходные данные для расчета ледовых нагрузок следует назначать путем статистической обработки материалов натурных наблюдений. При отсутствии материалов натурных наблюдений принимают значения, полученные расчетом в соответствии с Приложением 3 [15] и разделом 7 СП 38.13330.2012.

Б.3.1.4 За расчетную толщину ровного льда принимают его наибольшую толщину расчетной вероятности, полученную по результатам натурных измерений толщины льда на период его первой подвижки с учетом понижающих коэффициентов:

- для пресноводного льда Европейской части России и в районах Сибири, расположенных южнее 65° северной широты, - 0,8 от максимальной за зимний период толщины льда 1%-ной обеспеченности;

- для районов Азиатской части России, расположенных между 65° и 70° северной широты, - 0,9 от максимальной толщины льда обеспеченностью 1%;

- для районов Азиатской части России, расположенных севернее 70° северной широты, - максимальной толщине льда 1%-ной обеспеченности;

- для морского льда - максимальной толщине льда 1%-ной обеспеченности.

Б.3.2 Воздействия от ледовых нагрузок

Б.3.2.1 При оценке креплений откосов учитывают следующие виды ледовых нагрузок:

- от движущихся ледовых полей, отдельных льдин в период ледохода, остановившегося ледяного поля, наваливающегося на откос, которые представляют собой горизонтальные усилия, вызывающие деформацию и частичное разрушение покрытия;

- от подвижек примерзшего льда, вызванных изменением прочности льда и колебаниями уровня воды, которые представляют собой изгибающие моменты, вызывающие вырывание элементов конструкции.

Б.3.2.2 Величину горизонтальной и вертикальной составляющей нагрузки от движущегося ледового поля с учетом навала и надвига льда определяют по формулам (56) и (57) СП 38.13330.2012.

Б.3.2.3 Нагрузку от локального давления отдельных льдин в зависимости от их размеров определяют по 7.11 СП 38.13330.2012.

Б.3.2.4 Нагрузку от сплошного остановивишегося ледового поля при его температурном расширении определяют по 7.14, 7.15, 7.16 СП 38.13330.2012.

Б.3.2.5 Вертикальную нагрузку от примерзшего к конструкции укрепления льда при изменениях уровня воды определяют по формулам (69), (70) СП 38.13330.2012, момент силы, воспринимаемый 1 м укрепления, определяют по формулам (71) и (72) СП 38.13330.2012.