СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Часть 4

Таблица 28*

b - ширина сооружения (опоры или секции сооружения) по фронту и на уровне действия льда, м;

h_d - расчетная толщина льда, м, принимаемая равной: для речного льда 0,8 от максимальной за зимний период толщины льда обеспеченностью 1%, для морского - максимальной толщине льда 1% - ной обеспеченности.

Примечания. 1. Для водохранилищ и озер, а также участков рек южнее линии Архангельск - Киров - Уфа - Кустанай - Караганда - Усть-Каменегорск допускается принимать нормативные сопротивления льда сжатию в пе­риод ледохода R_c = 0,3 МПа, а дли начальной его стадии на реках этого района R_c = 0,45 МПа, нормативные сопротивления смятию льда - по формуле (116), но не выше R_b = 0,46 МПа в период ледохода и R_b = 0,75 МПа - в на­чальной стадии ледохода.

2. Настоящие требования распространяются не пресно­водный и однолетний морской лед.

3. Денные таблиц 27* и 28* допускается принимать при скорости движения льда 0,5 м/с и более.

5.2*. Точку приложения равнодействующей ледовой нагрузки необходимо принимать ниже расчетного уровня воды на 0,Зh_d, м.

Нагрузки на сооружения от движущегося торо­систого ледяного поля, определенные согласно пп. 5.3*- 5.6*. необходимо увеличивать умножени­ем их на коэффициент, принимаемый: для Балтий­ского, Японского, Черного, Азовского и Каспийс­кого морей - 1,3;-Берингова Охотского, Белого и морей Арктического бассейна - 1,5.

Примечание. Для морей Арктического и Дальневосточного бассейнов нагрузки на сооружении уточняются по опытным данным.

НАГРУЗКИ ОТ ЛЕДЯНЫХ ПОЛЕЙ НА СООРУЖЕНИЯ

6.3*. Силу от воздействия движущихся ледяных полей на сооружения с вертикальной передней гранью необходимо определять:

от воздействия ледяного поля на отдельно стоящую опору с передней гранью треугольного очерта­ния при прорезании ею льда F_b,p, МН, или при оста­новке ледяного поля опорой F_c,p, МН, по меньшему значению из определенных по формулам:

F_b,p = mR_bbh_d ; (117)*

; (118)*

от воздействия движущихся ледяных полей на отдельно стоящие опоры любого другого очерта­ния при прорезании ими льда F_b,p, МН, по формуле (117)*;

от воздействия движущихся ледяных полей на протяженные сооружения (b/h_d ³ 50) при ударе отдельных льдин F_c,w, МН, или при разрушении льда F_b,w, МН,по наименьшему значению из опреде­ленных по формулам:

; (119)

F_b,w = 0,5R_cbh_d. (120)

где m - коэффициент формы опоры в плане, определяемый по табл. 29*;

v - скорость движения ледяного поля, м/с, определяемая по данным на­турных наблюдений, а при их отсут­ствии допускается принимать ее равной: для рек и приливных участ­ков морей - скорости течения во­ды; для водохранилищ и морей - 3% от значения скорости ветра 1%-ной обеспеченности в период движения льда;

А - площадь ледяного поля, м², опреде­ляемая по натурным наблюдениям в данном или смежных пунктах;

g - половина угла заострения передней грани опоры в плане, град;

R_b, R_c, b, h_b - обозначения тоже, что в п. 5.1*.

Примечание. В морских условиях при подвижках ледяного поля со скоростью меньше 0,5 м/с нагрузки для отдельно стоящих опор и протяжных сооружений уточняются по опытным данным.

Таблица 29*

5.4*. Силу от воздействия ледяного поля на сооружения откосного профиля или на отдельно стоящую опору, имеющую в зоне действия льда на­клонную поверхность, необходимо определять:

на сооружение откосного профиля:

а) горизонтальную составляющую силы F_h, МН, - как наименьшее из значений, полученных по фор­муле (120) и по формуле

; (121)*

б) вертикальную составляющую силы F_v,, МН,- по формуле

; (122)*

на отдельно стоящую опору с наклонной передней гранью;

а) горизонтальную составляющую силы F_h,p, МН, - как наименьшее из значений, полученных по формулам (117)*и(121);

б) вертикальную составляющую силы F_v,p, МН,- по формуле(122)*;

где k_b - коэффициент, принимаемый по табл. 30*;

m_t - коэффициент, принимаемый по табл. 31*;

R_f, h_d, b - обозначения те же, что в п. 5.1*.

Таблица 30*

Таблица 31*

Примечание. Значение расчетного угла наклона режущей грани сооружения при ее обледенении допускает­ся увеличивать с учетом опыта эксплуатации существующих в данном районе сооружений, но не более чем на 20 град.

5.5*. Силу от воздействия движущихся ледяных полей F_p, МН, на опору сооружения из ряда верти­кальных опор, расположенных на расстоянии l, м, при значениях b/l от 0,1 до 0,9 необходимо прини­мать как наименьшее из значений, определенных по формулам (117)*, (118)*и по формуле

. (123)*

Силу от воздействия движущихся ледяных по­лей F_b, МН, на упругоподатливую опору с треу­гольным очертанием передней грани необходимо принимать как наименьшее из значений, определен­ных по формуле (117)* и по формуле

; (124)*

где d - коэффициент упругой податли­вости опоры сооружения, м/МН, определяемый методами строи­тельной механики;

Rc,m,v,

b, h_d, A,g, k_b - обозначения те же, что в пп, 5.1* и 5.3*.

5.6*. Силу от воздействия остановившегося ледяного поля, наваливающегося на сооружение при действии течения воды и ветра F_s, МН, необходимо определять по формуле

F_s = (p_m +p_v +p_i +p_ma)A, (125)

в которой величины p_m, p_v, p_i и p_m, МПа, опре­деляются по формулам:

; (126)

; (127)

; (128)

; (129)

где v_max - максимальная скорость течения во­ды подо льдом 1%- ной обеспечен­ности в период ледохода, м/с;

v_w,max - максимальная скорость ветра в пе­риод ледохода 1%- ной обеспечен­ности, м/с;

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

i - уклон поверхности потока;

h_d и A - обозначения те же, что в пп. 5.1* и 5.3*.

Примечание. Расчетная ширина ледяного поля принимается по данным натурных наблюдений, а для затворов или аналогичных сооружений - не более ширины пролета сооружения.

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ СПЛОШНОГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ПРИ ЕГО ТЕМПЕРАТУРНОМ РАСШИРЕНИИ

5.7. Линейную нагрузку q, МН/м, на сооружение от воздействия сплошного ледяного покрова соле­ностью менее 2 % при его температурном расши­рении необходимо определять по формуле

q = h_maxk_lp_t, (130)

где h_max - максимальная толщина ледяного покрова, м, обеспеченностью 1%;

k_l - коэффициент, принимаемый по табл.32;

Таблица 32

р_t - давление за счет упругой и пласти­ческой деформаций, МПа, при тем­пературном расширении льда, опре­деляемое по формуле

; (131)

v_t,a - максимальная скорость повышения температуры воздуха, °С/ч, за вре­мя t, ч (6 ч при 4 срочных наблю­дениях);

h_i - коэффициент вязкости льда, МПа×ч, определяемый по форму­лам:

при t_i ³-20°С

; (132)

при t_i < - 20 °С

; (133)

t_i - температура льда, °С, определяемая по формуле

; (134)

t_b - начальная температура воздуха, °С, от которой начинается ее повыше­ние;

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

; (135)

h_red - приведенная толщина ледяного покрова, м, определяемая по формуле

; (136)

h_s,min - наименьшая толщина снежного по­крова за расчетный период, м, опре­деляемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии не­обходимо принимать h_s,min=0;

a - коэффициент теплоотдачи от возду­ха и поверхности снежного покрова, Вт/м², принимаемый равным -— при наличии сне­га, или - при отсутствии снега;

v_w,m - средняя скорость ветра, м/с;

y,j - безразмерные коэффициенты, принимаемые по графикам рис. 35, 36 при заданных значениях относительной толщины ледяного покрова h_rel и безразмерной величины ,

t - интервал времени, ч, между двумя измерениями температуры воздуха.

Рис.35. Графики значений коэффициента y

Рис. 36. Графики значений коэффициента j

5.8. При определении линейной нагрузки q, МН/м, на сооружение от воздействия сплошного ледя­ного покрова при его температурном расшире­нии необходимо учитывать следующие требования: за расчетную линейную нагружу должно принимать­ся наибольшее из значений q, определенных соглас­но п. 5.7 для случаев, когда из имеющегося ряда наблюдений за температурой воздуха приняты расчетные периоды либо с минимальной температу­рой и соответствующим ей градиентом, либо с максимальным градиентом и соответствующей ему температурой воздуха; линейную нагрузку q, МН/м, при солености льда S_i ³ 2% необходимо определять по формуле

q = p_th_maxk_l (137)*

где р_t = 0,1 МПа;

h_max и k_l - обозначения те же, что в п. 5.7.

Линейную нагрузку q , МН/м, при наклоне грани сооружения к горизонту менее 40 град допускается не учитывать.

НАГРУЗКИ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ ЗАЖОРНЫХ МАСС ЛЬДА

5.9*. Силу от прорезания опорой зажорной мас­сы льда F_b,j, МН, необходимо определять по формуле

F_b,j = mR_b,jbh_j, (138)

где R_b,j - нормативное сопротивление зажорной массы льда смятию, МПа, ко­торое определяется по опытным данным, а при их отсутствии допус­кается принимать R_b,j = 0,12 МПа;

h_j - расчетная толщина зажора, м, при­нимаемая по данным натурных наблюдений. Допускается прини­мать h_j по данным о толщине слоя шуги на прилегающих участках ре­ки, но не более 80% средней глуби­ны потока при расходе воды зажорного периода;

m, b - обозначения те же. что в пп. 5.1* и 5.3*.

5.10. Силу от навала зажорных масс льда на со­оружение перпендикулярно его фронту F_s,j, МН, необходимо определять по формуле

F_s,j = lL_j(4p_m+p_v+p_i+p_m,a), (139)

где l- длина участка сооружения на уров­не воздействия зажорных масс, м;

L_j - длина участка зажора, принимаемая равной полуторной ширине реки в створе сооружения, м;

p_m, p_v ,p_i, p_m,a - значения давлений льда, определяемые по формулам (126) - (129), при этом толщину зажора необхо­димо принимать согласно п. 5.9*. Скорость течения воды и уклон водной поверхности в месте образования зажора должны принимать­ся по данным натурных наблюде­ний, а при их отсутствии - по аналогии с данными натурных наблю­дений для смежных районов.

5.11. Линейную нагрузку от навала зажорных масс льда на сооружение, расположенное параллель­но направлению течения (а также на берега)q_i, МН/м, необходимо определять по формуле

, (140)

где x - коэффициент, принимаемый рав­ным для песчаных берегов - 0,7; глинистых - 0,8; скальных и вер­тикальных стен - 0,9;

F_s,j и l - обозначения те же, что в п. 5.10.

НАГРУЗКИ ОТ ПРИМЕРЗШЕГО К СООРУЖЕНИЮ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ УРОВНЯ ВОДЫ

5.12*. Вертикальную силу от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уров­ня воды (рис. 37*) F_d, МН, необходимо определять по формуле

, (141)

где l - длина участка сооружения на уров­не действия льда, м;

v_d - скорость понижения или повыше­ния уровня воды, м/ч;

t_d - время, ч, в течение которого проис­ходит деформация ледяного по­крова при понижении или повыше­нии уровня воды;

Ф - безразмерная функция времени, определяемая по формуле

; (142)

h_max и hi - обозначения те же, что в п. 5.7.

Примечание. Время t_d, в течении которого происходит деформация ледяного покрова, принимается по данным натурных измерений, но не более t_cal, определяемого по п.5.13*.

Рис. 37*. Схемы к определению нагрузок от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды (УВ)

а - при понижении УВ; 6 - при повышении УВ; УВЛ - уровень воды при ледоставе

5.13* Момент силы, воспринимаемый сооруже­нием от примерзшего ледяного покрова при пони­жении или повышении уровни воды (см. рис.37*), М, МН×м, необходимо определять по формуле

, (143)

где l, v_d, t_d,

h_max, Ф - обозначения те же, что в п. 5.12*.

При этом предельное значение момента силы M_lim, МН×м, не должно быть более определяемого по формуле

(144)

где R_t и R_c - нормативные сопротивления рас­тяжению и сжатию деформирующе­гося ледяного покрова, МПа, опре­деляемые по формулам:

; (145)*

; (146)*

где R_t,y и R_c,y - средние значения пределов текучес­ти льда соответственно на растяже­ние и сжатие, МПа, определяемые по опытным данным, при их отсут­ствии допускается принимать по табл. 33;

t_cal - время, ч, в течение которого уро­вень воды изменяется на величину равную толщине льда;

k_e - коэффициент, принимаемый в зависимости от величины равным

	ke
0,8 и менее	1
0,85	1,5
0,9 и более	2

h_max,h_i, l - обозначения те же. что в пп. 5.7 и 5.12*.

Таблица 33

5.14*. Вертикальную силу на отдельно стоящую опору (или свайный куст) от примерзшего к соору­жению ледяного покрова при изменении уровня воды F_d,p, МН, следует определять по формуле

, (147)

где R_f, h_max - обозначения те же, что и в пп. 5.1* и 5.7;

k_f - безразмерный коэффициент, прини­маемый по табл. 34.

При расстоянии между опорами менее 20 h_max силу от примерзшего к сооружению ледяного по­крова при изменении уровня воды необходимо определять согласно пп. 5.12* и 5.13*.

Примечание. Величина нагрузки на цилиндрические опоры морских гидротехнических сооружений от смерзшегося с ними ледяного поля при изменении уровня моря уточнялся по опытным данным.

Таблица 34

Примечание. При прямоугольной форме опоры в плане со сторонами а и b, м, допускается ее "диаметр" принимать равным , м.

НАГРУЗКИ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ ЗАТОРНЫХ МАСС ЛЬДА *

5.15*. Силу F_b,i, МН, от прорезания опорой за­торной массы льда необходимо определять по фор­муле

F_b,i = 0,5mR_b,ibh_{b i}, (147)

где R_b,i - нормативное сопротивление льда смятию, принимаемое для заторных масс льда по опытным данным, а при их отсутствии - 0,45 МПа, а южнее линии Архангельск - Ки­ров - Уфа - Кустанай - Караган­да - Усть-Каменогорск - 0,25 МПа;

h_b,i - расчетная толщина заторных масс льда, м, принимаемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается принимать h_b,i = аН_b,i, где а - коэффициент, принимаемый по табл. 34а*;

H_b,i - средняя глубина реки выше затора при максимальном расходе воды заторного периода;

m,b - обозначения те же, что в пп. 5.1* и 5.3*.

Таблица 34а*

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Обязательное

ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛН НА ОТКРЫТЫХ И ОГРАЖДЕННЫХ АКВАТОРИЯХ

1. При определении элементов волн на открытых и огражденных акваториях необходимо учитывать следующие волнообразующие факторы: скорость ветра (ее величину и направление), продолжитель­ность непрерывного действия ветра над водной поверхностью, размеры и конфигурацию охвачен­ной ветром акватории, рельеф дна и глубину водо­ема с учетом колебаний уровня воды.

2. Расчетные уровни воды и характеристики ветра необходимо определять по результатам статисти­ческой обработки данных многолетних (не менее 25 лет) рядов наблюдений в безледные сезоны, при этом расчетные уровни воды должны определяться с учетом приливо-отливных, сгонно-нагонных, се­зонных и годовых колебаний уровней.

3. Расчеты элементов волн необходимо произво­дить с учетом деления водоема на следующие зоны по глубине:

глубоководная - с глубиной d>0,5, где дно на влияет на основные характеристики волн;

мелководная - с глубиной 0,5³d>d_cr, где дно оказывает влияние на развитие волн и на основ­ные их характеристики;

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

приурезовая - с глубиной менее d_cr,u, в преде­лах которой поток от разрушенных волн периоди­чески накатывается на берег.

4. При определении устойчивости и прочности гидротехнических сооружений и их элементов рас­четную обеспеченность высот волн в системе необ­ходимо принимать по табл. 1.

Таблица 1

Примечания: 1.При определении нагрузок на сооружения необходимо принимать высоту волны заданной обеспеченности в системе h_i и среднюю длину волны ; для сквозных конструкций следует определять максимальное воздействие волн при изменении длины расчетной волны в пределах от 0,8 до 1,4 .

2. Расчетную обеспеченность высот волн в системе необ­ходимо принимать:

при определении защищенности портовых аква­торий .......... 5%

при определении наката волн ........ 1%.

3. При назначении высотных отметок сквозных сооружений, возводимых на открытых акваториях, допускает­ся расчетную обеспеченность высот волн в системе прини­мать 0,1% при надлежащем обосновании.

РАСЧЕТНЫЕ УРОВНИ ВОДЫ

5*. Максимальный расчетный уровень воды необ­ходимо принимать согласно требованиям СНиП на проектируемые сооружения (объекты). При определении нагрузок и воздействий, на гидротех­нические сооружения обеспеченности расчетных уровней должны быть не более: для сооружений I класса -1% (1 раз в 100 лет), II и III классов - 5 % ( 1 раз в 20 лет), а для IV класса - 10% (1 раз в 10 лет) по наивысшим годовым уровням в безледный период.

Примечание. Для берегоукрепительных сооруже­ний в безливных морях обеспеченности расчетных уровней необходимо принимать:

по наивысшим годовым уровням - для подпорных гравитационных стен (волнозащитных) II класса - 1%; III класса - 25%; для искусственных пляжей без сооружений (IV класс) - 1%;

по среднегодовым уровням - для подпорных (волнозащитных) стен IV классы, бун и подводных волноломов IV класса - 50%; для искусственных пляжей с защитными сооружениями (буны, подводные волноломы - IV класс) -50%.

6*. Высоту ветрового нагона Dh_set, м, следует принимать по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии (без учета конфигурации береговой линии и при постоянной глубине дна d) допускается определять по формуле

, (148)

где a_w - угол между продольной осью водо­еме и направлением ветра, град;

V_w - расчетная скорость ветра, опреде­ляемая по п. 9*;

L - разгон, м;

k_w - коэффициент, принимаемый по табл. 2*.

Таблица 2

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕТРА

7. При определении элементов ветровых волн и ветрового нагона должны приниматься обеспечен­ности расчетного шторма для сооружений I, II классов - 2% (1 раз в 60 лет) и III, IV классов - 4% (1 раз в 25 лет).

Для сооружений I и II классов допускается обеспеченность расчетного шторма принимать 1% ( 1 раз в 100 лет) при надлежащем обосновании.

8*. Сочетание обеспеченности скорости ветра с обеспеченностью уровня воды следует принимать для сооружений I и II классов, в том числе для усло­вий водохранилищ при нормальном подпорном уровне (НПУ), согласно пп. 5* и 7 и уточнять по дан­ным натурных наблюдений.

9*. Расчетную скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью водоема V_w, м/с, следует определять по формуле

V_w = k_flk_lV_l (149)

где V_l - скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью земли (водоема), со­ответствующая 10-минутному интервалу осреднения и обеспечен­ности, принимаемой по п. 7;

k_fl - коэффициент пересчета данных по скоростям ветра, измеренным по флюгеру, принимаемый по форму­ле , но не более1;

k_l - коэффициент приведения скорости ветра к условиям водной поверх­ности для водоемов (в том числе проектируемых) с характер­ной протяженностью до 20 км, прини­маемый: равным единице при изме­рении скорости ветра V_l над водной поверхностью, над ровной песча­ной (пляжи, дюны и прочее) или в покрытой снегом местностью; по табл. 3* - при измерении скорости ветра над местностью типа А, В или С, устанавливаемого в соответствии с требованиями СНиП на ветровые нагрузки и дополне­ниями к нему.

Таблица 3*

10. При предварительном определении элементов волн среднее значение разгона, м, для заданной расчетной скорости ветра V_w, м/с, допускается определять по формуле

, (150)

где k_vis - коэффициент, принимаемый рав­ным 5×10¹¹;

v - коэффициент кинематической вяз­кости воздуха, принимаемый рав­ным 10^-5м²/с.

Значения предельного разгона L_u, м, допускает­ся принимать по табл. 4 для заданной расчетной ско­рости ветра V_w, м/с.

Таблица 4