СНиП 2.06.04-82 Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).
СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ
(ВОЛНОВЫЕ, ЛЕДОВЫЕ И ОТ СУДОВ)
___________________________________________________________
Дата введения 1984-01-01
1. РАЗРАБОТАНЫ ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева Минэнерго СССР (д-р техн. наук Д.Д.Лаппо - научный руководитель и редактор работ; канд. техн. наук А.П.Пак - руководитель темы; кандидаты техн. наук Л.Б.Певзнер и И.Н.Шаталина; И.Я.Попов и О.С.Наумов) при участии организаций Минобороны (доктора техн. наук П.П.Кульмач и А.М.Жуковец; кандидаты техн. наук Б.В.Балашов, Н.Г.Заритовский, Н.Н.Загрядская, В.В.Каплун и С.С.Мищенко); Союзморниипроекта Минморфлота (д-р физ.-мат. наук Ю.М.Крылов, канд. физ.-мат. наук С.С.Стрекалов, канд. техн. наук И.Б.Тишкин); Института водных проблем АН СССР (канд. техн. наук Г.Ф.Красножон); Государственного океанографического института Госкомгидромета (д-р физ.-мат. наук Г.В.Матушевский); МИСИ им. В.В. Куйбышева Минвуза СССР (д-р техн. наук Г.Н.Смирнов, канд. техн. наук И.Ш.Халфин); Ленинградского института водного транспорта Минречфлота РСФСР (д-р техн. наук В.К.Штенцель); ЦНИИСа Минтрансстроя (д-р техн. наук А.И.Кузнецов, кандидаты техн. наук Г.Д.Хасхачих, Л.А.Морозов); НИИЖТа МПС (д-р техн. наук К.Н.Коржавин) и института Гипроморнефтегаз (кандидаты техн. наук М.Ф.Курбанов и В.Г.Саркисов) и ВНИПИ Морнефтегаз (д-р физ.-мат. наук С.А.Вершинин) Мингазпрома.
2. ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.
3. ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Отделом технического нормирования и стандартизации Госстроя СССР (В.А. Кулиничев).
4. УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстроя СССР от 15 июня 1982 г. N 161
СНиП 2.06.04-82* является переизданием СНиП 2.06.04-82 с изменением N 1, утвержденным постановлением Госстроя СССР от 12 марта 1986 г. N 27, и с изменением N 2, утвержденным постановлением Минстроя России от 13 июля 1995 г. N 18-66 и разработанным: ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева Минтопэнерго (канд. техн. наук А.П.Пак - руководитель темы; канд. техн. наук М.Г.Гладков - ответственный исполнитель; д-р техн. наук А.Л.Гольдин; кандидаты техн. наук В.Н.Карнович, В.С.Прокопович, И.Н.Шаталина) при участии ВНИПИморнефтегаз Минтопэнерго (д-р физ.-мат. наук С.А.Вершинин, канд. техн. наук Д.А.Мирзоев), ААНИИ (кандидаты физ.-мат. наук В.П.Трипольников, Б.А.Федоров) и ГМНИЦ (д-р геогр. наук Б.М.Гинзбург, канд. геогр. наук К.Н.Полякова) Роскомгидромета, СибГАПС МПС (д-р техн. наук К.Н.Коржавин, канд. техн. наук А.Б.Ивченко), МИСИ им. В.В.Куйбышева (кандидаты техн. наук Г.Н.Евдокимов, С.И.Рогачко) и СПбГТУ (д-р физ.-мат. наук К.Н.Шхинек, канд. техн. наук Д.Г.Мацкевич) Минвуза.
ВЗАМЕН СНиП II-57-75
ВНЕСЕНЫ правки на основании информации об опечатках, опубликованной в "Информационном бюллетене о проектной, нормативной и методической документации" ГУП ЦПП, выпуск 9, сентябрь, 2001 год
Настоящие нормы распространяются на речные и морские гидротехнические сооружения при проектировании вновь строящихся и реконструкции существующих объектов.
Нагрузки от волн и льда на гидротехнические сооружения I класса, а также расчетные элементы волн на открытых и огражденных акваториях необходимо уточнять на основе натурных наблюдений и лабораторных исследований.
1. Нагрузки и воздействия волн на гидротехнические сооружения вертикального
и откосного профилей
Нагрузки от стоячих волн на сооружения вертикального профиля
|
|
где  | глубина над подошвой сооружения, м; |
 | коэффициент, принимаемый по графикам рис.2; |
 | высота бегущей волны, м, принимаемая по приложению 1. |
а)
б)
Рис.1. Эпюры давления стоячих волн на вертикальную стену
со стороны открытой акватории
а - при гребне волны; б - при ложбине волны (с эпюрами взвешивающего
волнового давления на берменные массивы)
|
|
где  |
круговая частота волны;
|
 | средний период волны, с; |
 | время, с; |
 |
волновое число;
|
 | средняя длина волны, м. |
|
|
где  | плотность воды, т/куб.м; |
 | ускорение свободного падения, равное 9,81 м/кв.с; |
 | ординаты точек (  ), м, отсчитываемые от расчетного уровня. |
Таблица 1
|
|
|
№ точек | Заглубление точек , м | Значение волнового давления , кПа |
при гребне | ||
1 |
|
 0 |
2 | 0 |  |
3 | 0,25 |  |
4 | 0,5 |  |
5 | |  |
при ложбине | ||
6 | 0 |  0 |
7 | |  |
8 | 0,5 |  |
9 | |  |
Примечание. Значения коэффициентов  ,  ,  ,  ,  и  следует принимать по графикам рис.3, 4, 5. | ||
Нагрузки и воздействия волн на сооружения вертикального профиля и их
элементы (особые случаи)
где знаки "плюс" и "минус" соответствуют положению верха сооружения выше или ниже расчетного уровня воды.
|
|
, град | |
45
60
75 |
1
0,9
0,7 |
а) вершина волны совмещена с серединой секции сооружения (рис.6,а):
а)
б)
Рис.6. Эпюры давления дифрагированных волн на вертикальную стену
со стороны огражденной акватории
а - при гребне волны; б - при ложбине волны
б) подошва волны совмещена с серединой секции сооружения (рис.6,б):
|
|
где  | высота дифрагированной волны, м, определяемая согласно обязательному прил.1; |
 | коэффициент, принимаемый по табл.2. |
Таблица 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительная длина секции  | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 |
Коэффициент  | 0,98 | 0,92 | 0,85 | 0,76 | 0,64 | 0,51 | 0,38 | 0,26 |
Примечание. При глубине со стороны огражденной акватории  следует строить треугольную эпюру волнового давления, принимая на глубине  волновое давление равным нулю (см. рис.6). | ||||||||
1.8. Взвешивающее волновое давление в горизонтальных швах массивовой кладки и по подошве сооружения следует принимать равным соответствующим величинам горизонтального волнового давления в крайних точках (см. рис.1 и 6) при линейном изменении его в пределах ширины сооружения.
Таблица 3
|
|
|
|
|
|
Пологость волны  | 8 | 10 | 15 | 20 | 30 |
Коэффициент  | 0,6 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 1 |
Рис.7. График допускаемых значений неразмывающих донных скоростей
|
|
где  | расстояние от стены до соответствующей грани массива, м; |
| коэффициент, принимаемый по табл.4; |
 | волновое давление на уровне подошвы сооружения. |
Таблица 4
|
|
|
Относительная глубина  | Коэффициент при пологостях волн | |
| 15 и менее | 20 и более |
Менее 0,27 |
0,86 |
0,64 |
От 0,27 до 0,32 | 0,6 | 0,44 |
Более 0,32 | 0,3 | 0,3 |
Нагрузки от разбивающихся и прибойных волн на сооружения вертикального профиля
Рис.8. Эпюры давления разбивающихся волн на вертикальную стену
Таблица 5
|
|
|
|
|
 |
 |
5 |
7 |
9 |
Коэффициент  |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
|
|
где  | высота прибойной волны, м; |
 | критическая глубина, м. |
а)
б)
Рис.9. Эпюры давления прибойных волн на вертикальную стену
а - с верхом постели на уровне дна; б - с возвышающейся над дном постелью
1.13. Определение нагрузок на вертикальную стену от воздействия разбивающихся и прибойных волн (см. рис.8 и 9) при надлежащем обосновании допускается производить динамическими методами, учитывающими импульсы давления и инерционные силы.
Нагрузки и воздействия волн на сооружения откосного профиля
|
|
где  и  | коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по табл.6; |
 | коэффициент, принимаемый по табл.7*; |
 | коэффициент, принимаемый по графикам рис.10* в зависимости от пологости волны  на глубокой воде. |
Таблица 6
|
|
|
|
|
Конструкция крепления откоса | Относительная шероховатость  | Коэффициент | Коэффициент  | |
Бетонными (железобетонными) плитами |
- |
1 |
0,9 | |
Гравийно-галечниковое, каменное или крепление бетонными (железобетонными) блоками | Менее 0,002
0,005-0,01
0,02
0,05
0,1
Более 0,2 | 1
0,95
0,9
0,8
0,75
0,7 | 0,9
0,85
0,8
0,7
0,6
0,5 | |
Примечание. Характерный размер шероховатости  , м, следует принимать равным среднему диаметру зерен материала крепления откоса или среднему размеру бетонных (железобетонных) блоков. |
| |||
Таблица 7*
|
|
|
|
Значение  |
1-2 |
3-5 |
Более 5 |
Коэффициент  при скорости ветра  , м/с: |
|
|
|
20 и более | 1,4 | 1,5 | 1,6 |
10 | 1,1 | 1,1 | 1,2 |
5 и менее | 1 | 0,8 | 0,6 |
Примечание.  - угол наклона откоса к горизонту, град. | |||
Таблица 8
|
|
|
|
|
|
|
|
Обеспеченность по накату , % | 0,1 | 1 | 2 | 5 | 10 | 30 | 50 |
Коэффициент | 1,1 | 1 | 0,96 | 0,91 | 0,86 | 0,76 | 0,68 |
Таблица 9
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение угла , град | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
Коэффициент | 1 | 0,98 | 0,96 | 0,92 | 0,87 | 0,82 | 0,76 |
Рис.11. Эпюра максимального расчетного волнового давления
на откос, укрепленный плитами
Таблица 10
|
|
|
|
|
|
Пологость волны |
10 |
15 |
20 |
25 |
35 |
Коэффициент  |
1 |
1,15 |
1,3 |
1,35 |
1,48 |
|
|
 | максимальное относительное волновое давление на откос в точке 2 (см. рис.11), принимаемое по табл.11. |
Таблица 11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Высота волны , м | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 |  4 |
Максимальное относительное волновое давление  |
3,7 |
2,8 |
2,3 |
2,1 |
1,9 |
1,8 |
1,75 |
1,7 |
где А и В - величины, м, определяемые по формулам:
|
|
где  | относительное волновое противодавление, принимаемое по графикам рис.12. |
Рис.12. Графики для определения относительного волнового противодавления
1.16. Нагрузку от волн на откос, укрепленный плитами, для сооружений I и II класса при высоте волн более 1,5 м обеспеченностью 1% в системе допускается при надлежащем обосновании определять методами, в которых учитывается нерегулярность ветровых волн.
При наличии берм и переменных уклонов отдельных участков сооружений откосного профиля нагрузки от волн на крепления откосов необходимо определять по данным лабораторных исследований.
|
|
где  | коэффициент, принимаемый по табл.12*; при  , а также при наличии бермы  следует уточнять по опытным данным; |
 | плотность камня, т/куб.м. |
Таблица 12*
|
|
|
|
Элементы крепления |
Коэффициент |
| |
| при наброске | при укладке | |
Камень |
0,025 |
- | |
Обыкновенные бетонные блоки | 0,021 | - | |
Тетраподы и другие фигурные блоки | 0,008 | 0,006 | |
|
|
где  | масса камня, определяемая по п.1.17*, т; |
 | масса камня большая или меньшая расчетной, т; |
 и  | диаметры фракций камня, см, приведенные к диаметру шара, имеющего массу соответственно  и . |
Рис.13. График для определения допустимого зернового состава
несортированной каменной наброски для крепления откосов
Таблица 12а*
|
|
|
|
|
|
| 6 | 8 | 10 | 12 | 15 |
Коэффициент при |
0,78 |
0,52 |
0,43 |
0,25 |
0,2 |
Таблица 12б*
|
|
|
|
|
Коэффициент разнозернистости  |
5 |
10 |
20 |
40-100 |
Минимальное содержание фракций диаметром , % (по весу) |
50 |
30 |
25 |
20 |
2. Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения
Нагрузки от волн на вертикальную обтекаемую преграду
|
|
|
где  и  | - соответственно инерционный и скоростной компоненты силы от воздействия волн, кН, определяемые по формулам: | |
  |
| |
 и  | коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов максимальной силы от воздействия волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рис.15; | |
и  | высота и длина расчетной волны, принимаемые согласно п.4 обязательного прил.1; | |
 | размер преграды по лучу волны, м; | |
 | размер преграды по нормали к лучу волны, м; | |
 | коэффициент, принимаемый по табл.13; | |
 и  | инерционный и скоростной коэффициенты глубины, принимаемые соответственно по графикам а и б рис.16; | |
 и  | инерционный и скоростной коэффициенты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и прямоугольника, принимаемые по графикам рис.17. | |
|
| |
а)
Рис.14. Схемы к определению волновых нагрузок на обтекаемые преграды
а - вертикальные; б - горизонтальные
Таблица 13
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительный размер преграды  ,  ,  |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,4 |
Коэффициент  |
1 |
0,97 |
0,93 |
0,86 |
0,79 |
0,7 |
0,52 |
Примечания: 1. Расчет сквозных сооружений или отдельно стоящих обтекаемых преград на нагрузки от волн должен производиться, как правило, с учетом шероховатости их поверхности. При наличии опытных данных по снижению влияния коррозии и морских обрастаний коэффициенты формы необходимо определять по формулам:
|
|
где  и  - | уточненные опытные значения коэффициентов инерционного и скоростного сопротивлений. |
2. При подходе волн под углом к обтекаемой преграде (в виде эллипса или прямоугольника) допускается коэффициенты формы определять интерполяцией между их значениями по главным осям.
а)
б)
формы (для эллиптических преград - сплошные линии, призматических - штриховые линии)
1 - для шероховатой эллиптической преграды; 2 - гладкой;
3 - шероховатой в подводной и гладкой в надводной частях
вертикальной эллиптической преграды
|
|
где  и  | инерционный и скоростной компоненты максимальной линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам: |
  | |
 и  | коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов линейной нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рис.18 при значении согласно п.2.1; |
 и  | коэффициенты линейной нагрузки от волн, принимаемые по графикам а и б рис.19 при значениях относительной глубины  |
|
|
где  | относительное превышение взволнованной поверхности, определяемое по рис.20. |
|
|
где  | относительное превышение вершины волны, определяемое по рис.20, при значении =0. |
|
|
где и | коэффициенты, принимаемые по графикам 1 и 2 рис.15 при , соответствующем ; |
 и  | ординаты точек приложения соответственно инерционного и скоростного компонентов сил, м, определяемые по формулам:
|
  | |
|
|
где  и  | относительные ординаты точек приложения инерционного и скоростного компонентов сил, принимаемые по графикам рис.21; |
 и  | инерционный и скоростной коэффициенты фазы, принимаемые по графикам рис.22. |
Рис.18. Графики значений коэффициентов сочетания
горизонтальной линейной нагрузки от волн
а)
б)
в)
г)
Рис.19. Графики коэффициентов линейной нагрузки
Рис. 21. Графики значений относительных ординат
Нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду
для двух случаев:
вертикальной линейной нагрузки от волн
|
|
|
| |
где  и  | инерционный и скоростной компоненты горизонтальной составляющей линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам: |
| ||
  | ||||
и | коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов линейной нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рис.18 при значении согласно п.2.1; | |||
и | обозначения те же, что и в п.2.2; | |||
и | инерционный и скоростной коэффициенты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и прямоугольника, принимаемые по графикам рис.17 при значениях - для горизонтальной и - вертикальной составляющих нагрузки. | |||
|
|
где  и  | инерционный и скоростной компоненты вертикальной составляющей линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам: |
  | |
и  | инерционный и скоростной коэффициенты сочетания, принимаемые по графикам 1 и 2 рис.23 при значении согласно п.2.1; |
и  | коэффициенты линейной нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам в и г рис.19 при значениях относительной ординаты
 |
и  | обозначения те же, что и в п.2.7. |
.
|
|
где и | соответственно инерционный и скоростной компоненты горизонтальной составляющей линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам: |
  | |
и  , - | обозначения те же, что в п.2.7. |
и |
|
Нагрузки от разбивающихся волн на вертикальную обтекаемую преграду
|
|
|
где  и  | инерционный и скоростной компоненты силы от воздействия разбивающихся волн, кН, определяемые по формулам: | |
  |
| |
где  | глубина воды под подошвой волны, м, принимаемая равной (см. рис.24,а): | |
 |
| |
| высота (трансформированной) волны, м, при первом обрушении в мелководной зоне с соблюдением условия  ; | |
 | превышение над расчетным уровнем воды вершины (при первом обрушении) волны, м; | |
 и  | инерционный и скоростной коэффициенты, принимаемые по графикам рис.24,б. | |
Рис.24. Схема к определению нагрузок от разбивающихся волн
|
|
где  и  | инерционный и скоростной компоненты линейной нагрузки от разбивающихся волн на вертикальную преграду, кН/м, определяемые по формулам: |
  | |
где  и  | инерционный и скоростной коэффициенты, принимаемые соответственно по графикам а и б рис.25 при значениях относительной глубины  |
Нагрузки от волн на сквозное сооружение из обтекаемых элементов
Таблица 14
|
|
|
|
|
Относительное расстояние между осями преград  | Коэффициенты сближения и при значениях относительных диаметров | |||
| | | ||
| 0,1 | 0,05 | 0,1 | 0,05 |
|
|
|
|
|
3
2,5
2
1,5
1,25 | 1
1
1,04
1,2
1,4 | 1
1,05
1,15
1,4
0,65 | 1
1
0,97
0,87
0,72 | 1
0,98
0,92
0,8
0,68 |
2.15. Нагрузки от волн на наклонный элемент сквозного сооружения необходимо получать по эпюрам горизонтальной и вертикальной составляющих нагрузки, ординаты которых должны определяться согласно п.2.9 с учетом заглубления под расчетный уровень и удаления от вершины расчетной волны отдельных участков элемента.
Примечание. Нагрузки от волн на элементы сооружения, наклоненные к горизонтали или вертикали под углом менее 25 град, допускается определять соответственно по пп.2.4 и 2.9 как на вертикальную или горизонтальную обтекаемую преграду.
Таблица 15
|
|
|
|
|
Отношение периодов | 0,01 | 0,1 | 0,2 | 0,3 |
|
|
|
|
|
Коэффициент динамичности | 1 | 1,15 | 1,2 | 1,3 |
________________  период собственных колебаний сооружения, с; средний период волны, с. | ||||
Нагрузки от волн на вертикальные цилиндры больших диаметров (особые случаи)*
|
|
где  | коэффициент опрокидывающего момента с учетом проницаемости основания, принимаемый по табл.15а*. |
Таблица 15а*
|
|
|
|
|
|
Значение коэффициента  при | |||
| 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,4 |
|
|
|
|
|
0,12
0,15
0,2
0,25
0,3
0,4
0,5 | 0,67
0,59
0,46
0,35
0,26
0,14
0,07 | 0,76
0,68
0,52
0,42
0,29
0,15
0,08 | 0,82
0,73
0,57
0,44
0,32
0,17
0,09 | 0,81
0,73
0,56
0,42
0,32
0,17
0,09 |
Таблица 15б*
|
|
|
|
 , град | Значение коэффициента  при | ||
| 0,2 | 0,3 | 0,4 |
|
|
|
|
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180 | 0,73
0,7
0,68
0,6
0,5
0,35
0,22
0,03
-0,09
-0,23
-0,32
-0,37
-0,41 | 0,85
0,83
0,81
0,74
0,65
0,51
0,34
0,11
-0,08
-0,23
-0,36
-0,42
-0,45 | 0,86
0,85
0,84
0,8
0,7
0,55
0,34
0,1
-0,1
-0,23
-0,33
-0,38 -0,4 |
________________  угол между лучом набегающей волны и направлением на рассматриваемую точку из центра преграды (для передней образующей цилиндра =0). | |||
Таблица 15в*
|
|
|
|
|
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 | |
3. Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения и судовых волн
на крепления берегов каналов
Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения
Рис.26. Эпюры волнового давления на подводный волнолом
Таблица 16
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительная высота волны  | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительное понижение подошвы волны  | 0,14 | 0,17 | 0,2 | 0,22 | 0,24 | 0,26 | 0,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Относительное превышение гребня волны  | -0,13 | -0,16 | -0,2 | -0,24 | -0,28 | -0,32 | -0,37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент  | 0,76 | 0,73 | 0,69 | 0,66 | 0,63 | 0,6 | 0,57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
Таблица 17
|
|
|
|
|
|
|
|
Пологость волны | 8 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
Коэффициент  | 0,73 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,95 | 1 |
Таблица 18
|
|
|
|
|
Относительная длина волны  |  | 10 | 15 | 20 и более |
Коэффициент |
0,5 |
0,7 |
0,9 |
1,1 |
|
|
|
где  | ордината верха сооружения, м; | |
 | ордината подошвы волны, м, по табл.16; | |
 | коэффициент, принимаемый по табл.17; | |
 | ордината поверхности воды за подводным волноломом, м, определяемая по формуле | |
 |
| |
 | коэффициент, принимаемый по табл.16; | |
 | ордината гребня волны перед подводным волноломом, м, принимаемая по табл.16. | |
а) для вертикальной или круглонаклонной стены по табл.3;
б) для подводного волнолома по табл.18.
Допускаемые значения неразмывающих донных скоростей должны приниматься согласно п.1.9.
а) при расположении сооружения в створе последнего обрушения прибойных волн (рис.27,а) по формулам:
а)
б)
в)
Рис.27. Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену
при расположении сооружения:
а - в зоне прибойной волны; б - в приурезовой зоне;
в - за линией уреза
б) при расположении сооружения в приурезовой зоне (рис.27,б) по формулам:
в) при расположении сооружения на берегу за линией уреза в пределах наката волн (рис.27,в) по формулам:
|
|
где  | превышение гребня волны над расчетным уровнем в створе волнозащитной стены, м; |
 | высота разбивающихся (разрушающихся) 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 границы наката на берег разрушившихся волн (при отсутствии сооружения), м, определяемое по формуле
 |
 | высота наката волн на берег, м, определяемая по п.1.14*. |
2. Нагрузки от прибойных волн на волнозащитные стены при расположении их в прибойной зоне следует определять согласно п.1.12.
Таблица 19
|
|
|
|
|
Ордината верха сооружения  , м |
-0,3 |
0,0 |
+0,3 |
+0,65 |
Коэффициент |
0,95 |
0,85 |
0,8 |
0,5 |
|
|
где  | понижение поверхности воды от расчетного уровня перед вертикальной стеной при откате волны, м, принимаемое равным в зависимости от расстояния  от линии уреза воды до сооружения: при  и при  |
Рис.28. Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену
при откате волны
Рис.29. Эпюра давления волн на криволинейный участок волнозащитной стены
|
|
где  | коэффициент, принимаемый по табл.20, в зависимости от угла подхода фронта волны к буне. |
Рис.30. Эпюры волнового давления на буну
Таблица 20
|
|
|
|
|
|
Грань буны |
 | Коэффициент при значении | |||
|
| 0,03 и менее | 0,05 | 0,1 | 0,2 и более |
|
|
|
|
|
|
Внешняя | - | 1 | 0,75 | 0,65 | 0,6 |
Теневая | 0
0,2
0,5
1 | 1
0,45
0,18
0 | 0,75
0,45
0,22
0 | 0,65
0,45
0,3
0 | 0,6
0,45
0,35
0 |
Нагрузки от судовых волн
на крепления берегов каналов
|
|
|
|
где  и  | осадка и длина судна, м; |
| |
 | коэффициент полноты водоизмещения судна; |
| |
 | допускаемая по эксплуатационным требованиям скорость судна, м/с, определяемая по формуле |
| |
 |
| ||
 | отношение подводной площади поперечного сечения судна к площади живого сечения канала  , кв.м; | ||
| ширина канала, м, по урезу воды. | ||
|
|
где  | коэффициент, принимаемый для откосов, облицованных сплошными плитами, равным 1,4, каменным мощением - 1,0 и каменной наброской - 0,8. |
Рис.31. Эпюры давления судовых волн на крепления берегов каналов
а - при накате волны на откос; б - при откате волны с откоса;
в - при ложбине волны у вертикальной стены
а) при накате волны на откос, укрепленный плитами (см. рис.31,а):
б) при откате волны с откоса, укрепленного плитами (см. рис.31,б):
в) при ложбине волны у вертикальной стены (см. рис.31,в):
|
|
где  | глубина низа крепления откоса, м; |
 | глубина забивки шпунта, м; |
 | понижение уровня воды, м, за креплением берега канала вследствие фильтрации, принимаемое равным: |
 | для крепления протяженностью по откосу от расчетного уровня воды менее 4 м с водонепроницаемым упором; |
 | то же, с протяженностью более 4 м с упором в виде каменной призмы; |
 | для вертикальной шпунтовой стенки. |
4. Нагрузки от судов (плавучих объектов)
на гидротехнические сооружения
4.1*. При расчете гидротехнических сооружений на нагрузки от судов (плавучих объектов) необходимо определять:
- нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты согласно пп.4.2 - 4.4*;
- нагрузки от навала на причальное сооружение пришвартованного судна при действии ветра, течения и волн согласно п.4.7*;
- нагрузки от навала судна при его подходе к портовому причальному сооружению согласно пп.4.8* - 4.10;
- нагрузки от натяжения швартовов при действии на судно ветра и течения согласно пп.4.11 и 4.12.
Нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты
для судов и плавучих причалов с ошвартованными судами
для плавучих доков
|
|
где  и  | соответственно боковая и лобовая надводные площади парусности (силуэтов) плавучих объектов, кв.м; |
 и  | соответственно поперечная и продольная составляющие скорости ветра обеспеченностью 2% за навигационный период, м/с; |
 | коэффициент, принимаемый по табл.21, в которой  наибольший горизонтальный размер поперечного или продольного силуэтов надводной части плавучего объекта. |
Примечание. Площади парусности следует определять с учетом площадей экранирующих преград, расположенных с наветренной стороны.
Таблица 21
|
|
|
|
|
Наибольший размер силуэта плавучего объекта  , м | до 25 | 50 | 100 | 200 и более |
Коэффициент  |
1 |
0,8 |
0,65 |
0,5 |
|
|
где  и  | соответственно боковая и лобовая подводные площади парусности плавучих объектов, кв.м; |
 и  | поперечная и продольная составляющие скорости течения обеспеченностью 2% за навигационный период, м/с. |
|
|
где - | коэффициент, принимаемый по рис.32, на котором  осадка плавучего объекта, м; |
 | коэффициент, принимаемый по табл.21а*, в которой - наибольший горизонтальный размер продольного силуэта подводной части плавучего объекта, м; |
| высота волн обеспеченностью 5% в системе, м; |
и | обозначения те же, что и в п.4.3. |
Таблица 21а*
|
|
|
|
|
|
 | 0,5 и менее | 1 | 2 | 3 | 4 и более |
Коэффициент  |
1 |
0,73 |
0,5 |
0,42 |
0,4 |
Примечание. Период изменения волновой нагрузки следует принимать равным среднему периоду волн.
4.5. При расчете гидротехнических сооружений на действие нагрузок, передающихся от плавучих объектов на палы, корневые части причалов и анкерные опоры (для принятого количества, калибра и длины связей, значения натяжения связей в первоначальном состоянии, массы подвесных грузов и места 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.
4.6. 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 навала пришвартованного судна на сооружение
|
|
где  | поперечная сила от суммарного воздействия ветра, течения и волн, кН, определяемая согласно пп.4.2, 4.3, 4.4* и 4.6; |
 | длина участка контакта судна с сооружением, м, принимаемая в зависимости от соотношения длины причала  , м, и длины прямолинейной части борта судна (или обноса) , м, соответственно: при  ; при  |
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.
Таблица 21б*
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол подхода фронта волн к диаметральной плоскости судна , град | Допускаемые высоты волн  , м, для судна с расчетным водоизмещением , 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
|
|
где  | расчетное водоизмещение судна, т; |
 | нормальная (к поверхности сооружения) составляющая скорости подхода судна, м/с, принимаемая по табл.22; |
 | коэффициент, принимаемый по табл.23, при этом для судов, швартующихся в балласте или порожнем, табличные значения  необходимо уменьшать на 15%. |
Примечание. При определении кинетической энергии навала морских судов водоизмещением до 5 тыс.т, швартующихся на незащищенной акватории, нормальную составляющую скорости подхода, принимаемую по табл.22, следует увеличивать в 1,5 раза.
Таблица 22
|
|
|
|
|
|
|
|
Суда | Нормальная составляющая скорости подхода судна  , м/с, с расчетным водоизмещением , тыс т | ||||||
| до 2 | 5 | 10 | 20 | 40 | 100 | 200 и более |
|
|
|
|
|
|
|
|
Морские | 0,22 | 0,15 | 0,13 | 0,11 | 0,10 | 0,09 | 0,08 |
Речные | 0,2 | 0,15 | 0,1 | - | - | - | - |
Таблица 23
|
|
|
Конструкции причальных сооружений | Коэффициент для судов | |
| морских | речных |
Набережные из обыкновенных или фасонных массивов, массивов-гигантов, оболочек большого диаметра и набережные уголкового типа; больверки, набережные на свайных опорах с передним шпунтом |
0,5 |
0,3 |
Набережные эстакадного или мостового типа, набережные на свайных опорах с задним шпунтом | 0,55 | 0,4 |
Пирсы эстакадного или мостового типа, палы причальные | 0,65 | 0,45 |
Палы причальные головные или разворотные | 1,6 | - |
Рис.33. Схема построения графиков зависимости деформаций
|
|
где  | коэффициент жесткости причального сооружения в горизонтальном поперечном направлении, кН/м. |
|
|
где | коэффициент трения, принимаемый в зависимости от материала лицевой поверхности отбойного устройства: при поверхности из бетона или резины  0,5; при деревянной поверхности 0,4. |
|
|
где  | энергия навала, кДж, принимаемая по графикам, полученным согласно схеме рис.33 для случая наименьшей допускаемой силы на причальное сооружение (или на борт судна); |
и | обозначения те же, что и в п.4.8*. |
Нагрузки на сооружения от натяжения швартовов
|
|
где  | число работающих тумб, принимаемое по табл.24; |
 | углы наклона швартова, град, принимаемые по табл.25. |
Рис.34. Схема распределения усилия на тумбу от натяжения швартовов
Таблица 24
|
|
|
|
|
Наибольшая длина судна  , м | 50 и менее | 150 | 250 | 300 и более |
Наибольшее расстояние между тумбами  , м | 20 | 25 | 30 | 30 |
Число работающих тумб  | 2 | 4 | 6 | 8 |
Таблица 25
|
|
|
|
|
Суда | Положения тумб на причальном сооружении |
Углы наклона швартова, град | ||
|
| | | |
|
|
| судно в грузу | судно порожнее |
|
|
|
|
|
Морские | На кордоне
В тылу | 30
40 | 20
10 | 40
20 |
Речные пассажирские и грузопассажирские | На кордоне | 45 | 0 | 0 |
Речные грузовые | То же | 30 | 0 | 0 |
Примечание. При расположении швартовных тумб на отдельно стоящих фундаментах значение угла следует принимать равным 30 град. | ||||
Таблица 26
|
|
|
Расчетное водоизмещение судна в грузу , тыс.т | Сила от натяжения швартова , кН, для судов | |
| пассажирских, грузопассажирских, технического флота со сплошной надстройкой | грузовых и технического флота без сплошной надстройки |
0,1 и менее
0,11-0,5
0,51-1
1,1-2
2,1-3
3,1-5
5,1-10
Более 10 |
50
100
145
195
245
-
-
- |
30
50
100
125
145
195
245 295 |
5*. Ледовые нагрузки на гидротехнические сооружения
Основные положения
5.1. Нагрузки от льда на гидротехнические сооружения должны определяться на основе статистических данных о физико-механических свойствах льда, гидрометеорологических и ледовых условиях в районе сооружения для периода времени с наибольшими ледовыми воздействиями.
|
|
где  | количество слоев одинаковой толщины, на которое разбивается (по толщине) рассматриваемое ледяное поле, при этом  ; |
 | среднее (арифметическое) значение прочности льда на одноосное сжатие при переходе от пластического разрушения к хрупко-пластическому, МПа, в -м слое при температуре  , определяемое по опытным данным (методика испытаний льда на одноосное сжатие дана в прил.4)*; |
| |
 | доверительная граница случайной погрешности определений , МПа, определяемая методами математической статистики при заданных значениях доверительной вероятности и количестве параллельных измерений (числе испытанных образцов) ; |
 и  | среднее (арифметическое) значение прочности льда на одноосное сжатие при переходе от пластического разрушения к хрупко-пластическому, МПа, в нижнем слое рассматриваемого ледяного поля при температуре  и доверительная граница случайной погрешности определений , МПа, определяемые так же, как и  . |
для пресноводного льда европейской части России и в районах Сибири, расположенных южнее 65 град. северной широты, - 0,8 от максимальной за зимний период толщины льда 1%-ной обеспеченности;
для районов азиатской части России, расположенных между 65 град. и 70 град. северной широты, - 0,9 от максимальной толщины льда 1%-ной обеспеченности;
для районов азиатской части России, расположенных севернее 70 град. северной широты, - максимальной толщине льда 1%-ной обеспеченности;
для морского льда - максимальной толщине льда 1%-ной обеспеченности.
Таблица 27
|
|
|
|
|
| |
Тип кристаллической структуры пресноводного льда | Температура льда в -м слое ледяного поля , град.С | |||||
| 0 | -3 | -15 | -30 | ||
| Значения  , МПа, при =0,95, =5 | |||||
Зернистый (снежный) | 1,2  0,1 | 3,1 0,2 | 4,8 0,3 | 5,8 0,4 | ||
Призматический (столбчатый) | 1,5 0,2 | 3,5 0,3 | 5,3 0,4 | 6,5 0,5 | ||
Волокнистый (шестовато-игольчатый) | 0,8 0,1 | 2,0 0,2 | 3,2 0,3 | 3,8 0,4 | ||
________________ | ||||||
 | температура льда в -м слое ледяного поля, град.С, определяемая по опытным данным, а при их отсутствии - по формуле | |||||
 | ||||||
где  | температура льда на границе воздух (или снег) - лед, град.С, определяемая методами тепло- и массообмена по данным о температуре воздуха, толщине снежного покрова и скорости ветра или принимаемая равной среднесуточной температуре воздуха до момента расчетного воздействия льда на сооружение при данной толщине льда: 0,5 м - за 5 сут; 0,75 м - за 11 сут; 1,0 м - за 19 сут; 1,5 м - за 43 сут; 2,0 м - за 77 сут; | |||||
 | расстояние от границы лед - вода до середины -го слоя в долях толщины ледяного поля. | |||||
Примечание. В период весеннего ледохода допускается принимать  =0 град.С при переходе температуры воздуха через ноль до момента расчетного воздействия льда на сооружение при данной толщине льда: 0,5 м -за 1 сут; 1,0 м -за 5 сут; 1,5 м -за 11 сут; 2,0 м -за 19 сут.
| ||||||
Таблица 28
|
|
|
|
|
|
|
Тип кристаллической структуры морского льда | Количество жидкой фазы в -м слое ледяного поля  , %0 | |||||
| 1 | 10 | 25 | 50 | 100 | 200 |
| Значения , МПа, при =0,95, =5 | |||||
Зернистый | 8,4 0,5 | 6,0 0,5 | 3,4 0,4 | 1,6 0,2 | 1,0 0,2 | 0,8 0,2 |
Волокнистый
| 6,0 0,5 | 3,9 0,4 | 1,9 0,2 | 0,7 0,1 | 0,4 0,1 | 0,3 0,1 |
- | количество жидкой фазы в -м слое ледяного поля, %о, определяемое по "Океанографическим таблицам" при заданных значениях температуры и солености льда и  ; | |||||
| температура льда в -м слое ледяного поля, град.С, определяемая по опытным данным, а при их отсутствии - по формуле | |||||
 | ||||||
где  | температура льда на границе лед - вода (температура замерзания), град.С, определяемая по "Океанографическим таблицам" при заданном значении солености воды  ; | |||||
 | обозначения те же, что в формуле (116) табл.27; | |||||
 | соленость льда в -м слое ледяного поля, определяемая по опытным данным, а при их отсутствии принимаемая одинаковой по толщине поля и равной 0,2 для льда возрастом до двух месяцев или 0,15 для льда возрастом два месяца и более. | |||||
5.4. Строение ледяного поля (по толщине) определяется по данным кристаллографического исследования, а при их отсутствии допускается принимать:
ледяной покров открытых озер, водохранилищ и крупных рек состоит из зернистого и призматического льдов;
ледяной покров морей и устьев участков рек, впадающих в моря, состоит из зернистого и волокнистого льдов;
Примечания: 1. Толщина слоя зернистого льда, располагающегося в верхней части ледяного покрова, относится к толщине слоя призматического или волокнистого льда как 1:3.
2. Настоящие требования распространяются на пресноводный и морской однолетний лед.
Нагрузки от ледяных полей на сооружения
5.5. Нагрузку от воздействия движущихся ледяных полей на сооружения с вертикальной передней гранью необходимо определять:
|
|
где | 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% значения скорости ветра 1%-ной обеспеченности в расчетный период времени; |
| коэффициент формы опоры в плане, принимаемый по табл.29; |
Рис.35. Схемы приложения нагрузки от движущегося ледяного поля
на отдельно стоящую вертикальную опору
Рис.36. Схема приложения нагрузки от движущегося ледяного поля
на секцию сооружения
Таблица 29
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэф- фици- ент |
Для опоры с передней гранью в виде | ||||||
формы опоры в плане |
треугольника с углом заострения в плане 2  , град | многогран- ника или полуциркуль- ного очертания | прямоуголь- ника | ||||
| 45 | 60 | 75 | 90 | 120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,41 | 0,47 | 0,52 | 0,58 | 0,71 | 0,83 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
________________ Примечание. В случае внезапной подвижки смерзшегося с опорой ледяного поля для опоры с передней гранью в виде треугольника и прямоугольника принимается =1, для опор с передней гранью в виде многогранника или полуциркульного очертания -  =1,26. | |||||||
|
|
 | максимальная площадь ледяного поля (или суммарная площадь нескольких ледяных полей, оказывающих давление друг на друга) 1%-ной обеспеченности, кв.м, определяемая по натурным наблюдениям; |
 | коэффициент, принимаемый по табл.30; |
| коэффициент, принимаемый по табл.31; |
Таблица 30
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение  | 0,3 и менее | 1 | 3 | 10 | 20 | 30 и более | |
Коэффици- ент  | для пресновод- ного льда | 5,3 | 3,1 | 2,5 | 1,9 | 1,6 | 1,3 |
| для морского льда | 5,7 | 3,6 | 3,0 | 2,3 | 1,9 | 1,5 |
________________ ширина опоры или секции сооружения по фронту на уровне действия льда, м. | |||||||
Таблица 31
|
|
|
|
|
|
|
Значение  , с  |  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  (120) где  - коэффициент, принимаемый при  равным 4, а при  равным 2; коэффициент  при  определяется линейной интерполяцией между значениями 4 и 2. | ||||||
Таблица 32
|
|
|
|
|
|
|
Значение (или  | 0,3 и менее | 1 | 3 | 10 | 20 | 30 и более |
Коэффициент  (или  ) | 1 | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 |
Нагрузку от воздействия ледяного поля на опору с передней гранью в виде прямоугольника следует определять по формуле (121).
5.6. Нагрузку от воздействия движущегося ледяного поля на отдельно стоящую коническую опору (рис.37) или конический ледорез полуциркульного очертания при отсутствии смерзания со льдом необходимо определять по формулам:
Рис.37. Схема приложения нагрузок от движущегося ледяного поля
на отдельно стоящую коническую опору
Рис.38. Схема приложения нагрузок от движущегося ледяного поля
на сооружение откосного профиля
а на секцию откосного профиля (рис.38) или отдельно стоящую опору прямоугольного сечения с наклонной передней гранью по формулам:
|
|
где  | коэффициенты, принимаемые по табл.33; |
  | коэффициенты, принимаемые по табл.34; |
| плотность воды, кг/куб.м; |
| ускорение свободного падения, равное 9,81 м/кв.с; |
 | диаметр конуса по ватерлинии, м; |
 - | верхний диаметр конуса, м; |
 | угол наклона образующей конуса (передней грани сооружения откосного профиля) к горизонту, град; |
 и | обозначения те же, что в пп.5.2, 5.3 и 5.5. |
Таблица 33
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 34
|
|
|
|
|
|
|
Значение , град. | 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 |
________________ Примечание. Данные этой таблицы соответствуют коэффициенту трения между льдом и сооружением, равному 0,15. | ||||||
|
|
где  | коэффициент, принимаемый по табл.35; |
 | обозначение то же, что в п.5.5. |
Таблица 35
|
|
|
|
|
Угол наклона образующей конуса , град |
45 |
60 |
75 |
90 |
Коэффициент 
|
0,6 |
0,7 |
0,9 |
1 |
|
|
где  - | общее число колонн в сооружении; |
 | коэффициент, определяемый по формуле
 |
 | коэффициент, принимаемый по табл.36; |
Таблица 36
|
|
|
|
Значение  |
0,1 и менее |
0,5 |
1 |
Коэффициент  |
1 |  |  |
________________ |
| ||
| шаг колонн, м; | ||
 | коэффициент, принимаемый по табл.32 при  ; | ||
 | число колонн в первом ряду по фронту сооружения. | ||
|
|
 и | обозначения те же, что в пп.5.3 и 5.5. |
Рис.39. Схема приложения нагрузки от движущегося ледяного поля
на сооружение из системы вертикальных колонн
|
|
где  | максимальная скорость течения воды подо льдом 1%-ной обеспеченности в период ледохода, м/с; |
 | максимальная скорость ветра в период ледохода 1%-ной обеспеченности, м/с; |
 | средняя длина ледяного поля по направлению потока, принимаемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии для рек допускается принимать  равной утроенной ширине реки, м; |
 | уклон поверхности потока; |
и | обозначения те же, что в пп.5.3 и 5.5. |
Примечание. Расчетная ширина ледяного поля принимается по данным натурных наблюдений, а для затворов или аналогичных сооружений - не более ширины пролета сооружения.
для Азовского, Балтийского, Каспийского, Черного и Японского морей - 1,3;
для Белого, Берингова, Арктических и Дальневосточных морей - 1,5.
Для морей Арктического и Дальневосточного бассейнов нагрузки на сооружения от торосистого льда уточняются по опытным данным.
Нагрузки на сооружения от сплошного ледяного покрова
при его температурном расширении
|
|
где  | средняя толщина снега за время перепада температуры, м; |
 | добавочная толщина льда, м, принимаемая по табл.37. |
Таблица 37
|
|
|
|
|
Средняя скорость ветра за время перепада температуры  ,м/с | Добавочная толщина льда  , м, при средней температуре воздуха за время перепада температуры  , град.С |
| ||
| 0 | -10 | -20 | |
0 | 0,57 | 0,46 | 0,39 | |
2,5 | 0,32 | 0,26 | 0,22 | |
5 | 0,16 | 0,14 | 0,12 | |
10 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | |
20 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | |
Таблица 38
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение  | 1 | 5 | 15 | 25 | 50 | 75 | 100 |
Коэффициент | 1 | 2 | 4 | 6 | 10 | 14 | 17 |
________________  расстояние от отдельно стоящего сооружения до берега или протяженного сооружения, м. | |||||||
Нагрузки на сооружения от заторных и зажорных масс льда
|
|
|
|
|
где  | нормативное сопротивление заторной массы льда смятию, МПа, определяемое по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается принимать равным:
для участков рек севернее линии Воркута - Ханты-Мансийск - Красноярск - Улан-Удэ - Благовещенск - Николаевск на Амуре - 0,45 МПа;
между линиями Воркута - Ханты-Мансийск - Красноярск - Улан-Удэ - Благовещенск - Николаевск на Амуре и Архангельск - Киров - Уфа - Усть-Каменогорск - 0,35 МПа;
южнее линии Архангельск - Киров - Уфа - Усть-Каменогорск - 0,25 МПа; | |||
 | расчетная толщина заторной массы, м, определяемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии по формуле | |||
 |
| |||
где | коэффициент, принимаемый по табл.39; |
| ||
 | средняя глубина реки выше затора при максимальном расходе воды заторного периода, м; |
| ||
Таблица 39
|
|
|
|
|
|
|
Значение  | 3 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
Коэффициент  | 0,85 | 0,75 | 0,45 | 0,40 | 0,35 | 0,28 |
|
|
где  | нормативное сопротивление зажорной массы смятию, МПа, определяемое по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается принимать равным 0,12 МПа; |
 | расчетная толщина зажора, м, определяемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается принимать равной 0,8 от средней глубины потока при расходе воды зажорного периода; |
| обозначения те же, что в п.5.5. |
Рис.41. Схемы приложения нагрузок от примерзшего к сооружению
ледяного покрова при изменении уровня воды (УВ)
а - при понижении УВ; б - при повышении УВ; УВЛ - уровень воды при ледоставе
Нагрузки от примерзшего к сооружению
ледяного покрова при изменении уровня воды
|
|
где 
| изменение уровня воды, м; при этом  ; |
 | максимальная толщина ледяного покрова, м, обеспеченностью 1%. |
|
|
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 0,3 ( ) 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; |
 и | обозначения те же, что в п.5.2. |
|
|
|
где | коэффициент, определяемый по формуле
| |
 |
| |
|
| |
где | поперечный размер (диаметр) опоры или свайного куста, м; | |
и | обозначения те же, что в пп.5.2 и 5.15. | |
Рис.42. Схемы приложения нагрузки от примерзшего к отдельно стоящей опоре
ледяного покрова при изменении уровня воды (УВ)
а - при понижении УВ; б - при повышении УВ
Рис.43. Схема приложения нагрузки от примерзшего к сооружению
из системы вертикальных колонн ледяного покрова
при повышении уровня воды
|
|
где  | коэффициент, определяемый как произведение коэффициентов для -х колонн (принимаемых по графикам рис.44 при заданных значениях  и  ); |
 | |
 | расстояние от оси произвольно выбранной основной колонны до оси -й колонны (см. рис.43), м; |
 и  | обозначения те же, что в пп.5.5, 5.7, 5.15 и 5.17. |
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:
4. При определении устойчивости и прочности гидротехнических сооружений и их элементов расчетную обеспеченность высот волн в системе необходимо принимать по табл.1.
Таблица 1
|
|
Гидротехнические сооружения | Расчетная обеспеченность высот волн в системе, % |
Сооружения вертикального профиля |
1 |
Сквозные сооружения и обтекаемые преграды класса: |
|
I | 1 |
II | 5 |
III, IV | 13
|
Берегоукрепительные сооружения класса: |
|
I, II | 1 |
III, IV | 5
|
Оградительные сооружения откосного профиля с креплением: |
|
бетонными плитами | 1 |
каменной наброской, обыкновенными или фасонными массивами
| 2 |
Примечания: 1. При определении нагрузок на сооружения необходимо принимать высоту волны заданной обеспеченности в системе  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 класса, бун и подводных волноломов IV класса - 50%; для искусственных пляжей с защитными сооружениями (буны, подводные волноломы - IV класс) - 50%.
|
|
где  | угол между продольной осью водоема и направлением ветра, град; |
 | расчетная скорость ветра, определяемая по п.9*; |
| разгон, м; |
| коэффициент, принимаемый по табл.2*. |
Таблица 2*
|
|
|
|
|
 м/с | 20 | 30 | 40 | 50 |
 | 2,1 | 3 | 3,9 | 4,8 |
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 50 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.
|
|
где  | скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью земли (водоема), соответствующая 10-минутному интервалу осреднения и обеспеченности, принимаемой по п.7; |
 | коэффициент пересчета данных по скоростям ветра, измеренным по флюгеру, принимаемый по формуле
 но не более 1; |
| 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  над водной поверхностью, над ровной песчаной (пляжи, дюны и прочее) или покрытой снегом местностью; по табл.3* - при изменении скорости ветра над местностью типа А, В или С, устанавливаемого в соответствии с требованиями СНиП на ветровые нагрузки и дополнениями к нему. |
Таблица 3*
|
|
|
|
Скорость ветра , м/с | Значения коэффициента при типе местности | ||
| А | В | С |
10
15
20
25
30
35
40 |
1,1
1,1
1,09
1,09
1,09
1,09
1,08 |
1,3
1,28
1,26
1,25
1,24
1,22
1,21 |
1,47
1,44
1,42
1,39
1,38
1,36
1,34 |
|
|
где  | коэффициент, принимаемый равным  ; |
| коэффициент кинематической вязкости воздуха, принимаемый равным  , кв.м/с. |
Таблица 4
|
|
|
|
|
|
Скорость ветра , м/с | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 |
Значения предельного разгона  , м | 1600 | 1200 | 600 | 200 | 100 |
Рис.1. Графики для определения элементов ветровых волн
в глубоководной и мелководной зонах
11. Расчетные скорости ветра при разгонах менее 100 км допускается определять по данным натурных наблюдений над максимальными ежегодными значениями скоростей ветра без учета их продолжительности.
12*. Расчетные скорости ветра при разгонах более 100 км следует определять с учетом их пространственного распределения (см. рекомендуемое прил.3*).
Элементы волн в глубоководной зоне
|
|
где  , м, (при  1;  | средние высоты волн, которые должны приниматься согласно рис.1, по расчетной скорости ветра и проекциям лучей  , м, на направление главного луча, совпадающего с направлением ветра. Лучи проводятся из расчетной точки до пересечения с линией берега с интервалом  град. от главного луча. |
|
|
где  | соответственно угловые размеры -го препятствия и  -го промежутка между соседними препятствиями, отнесенные к углу 22,5 град. (  1, 2, 3,... ;  1, 2, 3,...,  ) в пределах -го сектора, назначаемого в интервале 11,25 град. от направления луча. |
Элементы волн с обеспеченностью по режиму 1; 2; 4% необходимо принимать по функциям распределения, определяемым по натурным данным, а при их отсутствии или недостаточности - по результатам обработки синоптических карт (см. рекомендуемое прил.3*).
Элементы волн в мелководной зоне
|
|
где  | коэффициент трансформации; |
 | коэффициент рефракции; |
| обобщенный коэффициент потерь. |
18. Коэффициент трансформации необходимо принимать по графику 1 рис.5. Коэффициент рефракции должен определяться по формуле
|
|
где  | расстояние между смежными волновыми лучами в глубоководной зоне, м; |
| расстояние между теми же лучами по линии, проходящей через заданную точку мелководной зоны, м. |
Рис.5 Графики для определения
Лучи волн на плане рефракции в глубоководной зоне необходимо принимать по заданному направлению распространения волн, а в мелководной зоне их следует продолжать в соответствии со схемой и графиками рис.6.
Рис.6. Схема (а) и графики (б) для построения плана рефракции
Таблица 5
|
|
|
Относительная глубина | Значения коэффициента при уклонах дна | |
| 0,025 | 0,02-0,002 |
0,01
0,02
0,03
0,04
0,06
0,08
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5 и более |
0,82
0,85
0,87
0,89
0,9
0,92
0,93
0,96
0,98
0,99
1 |
0,66
0,72
0,76
0,78
0,81
0,84
0,86
0,92
0,95
0,98
1 |
Среднюю длину волн при известном значении среднего периода следует определять в соответствии с п.13.
Превышение вершины волны над расчетным уровнем должно определяться по рис.3.
Элементы волн в прибойной зоне
.
.
|
|
где  | коэффициент, принимаемый по табл.6; |
| число обрушений (включая первое), принимаемое из ряда 2, 3 и 4 при выполнении неравенств |
Таблица 6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уклон дна | 0,01 | 0,015 | 0,02 | 0,025 | 0,03 | 0,035 | 0,04 | 0,045 | 0,05 |
Коэффициент | 0,75 | 0,63 | 0,56 | 0,5 | 0,45 | 0,42 | 0,4 | 0,37 | 0,35 |
Элементы волн на огражденной акватории
|
|
где  | коэффициент дифракции волн, определяемый согласно пп.24, 25 и 26; |
 | высота исходной волны %-ной обеспеченности. |
|
|
где  | коэффициент, принимаемый по рис.8 для данных значений  и  . |
|
|
где  и  | расстояния от границ волновой тени (ГВТ) до границ дифракции волн (ГДВ), принимаемые в соответствии со схемой и графиками рис.9 согласно штриховой линии со стрелками; |
| ширина входа в порт, м, принимаемая равной проекции расстояния между головами молов на фронт исходной волны. |
|
|
где  и  | величины, принимаемые в соответствии со схемой и графиками рис.9. |
а)
б)
Рис.9. Схема (а) и графики (б)
|
|
где  и  | коэффициенты дифракции волн, определяемые для головных участков волнолома согласно п.24. |
|
где  |
|
|
 | коэффициент дифракции в створе отражающей поверхности, определяемый согласно пп.24, 25 и 26; |
и | коэффициенты, определяемые согласно п.1.14*; |
 | угол между фронтом волны и отражающей поверхностью, град.; |
 | относительное расстояние от отражающей поверхности до расчетной точки по лучу отраженной волны, при этом направление луча отраженной волны должно приниматься из условия равенства углов подхода и отражения волн; |
 | коэффициент отражения, принимаемый по табл.7; при угле наклона отражающей поверхности к горизонту более 45 град следует принимать коэффициент отражения  . |
Примечание. Высоту волны на огражденной акватории с меняющимися глубинами допускается уточнять согласно пп.17 и 18 при надлежащем обосновании.
Таблица 7
|
|
|
|
Пологость волны  | Значения  при уклонах отражающей поверхности | ||
| 1 | 0,5 | 0,25 |
10
15
20
30
40 |
0,5
0,8
1
1
1 |
0,02
0,15
0,5
0,7
0,9 |
0,0
0,0
0,0
0,05
0,18 |
Приложение 2
Справочное
Терминология и основные буквенные обозначения
Терминология
Гравитационные ветровые волны - вызванные ветром волны, в формировании которых основную роль играет сила тяжести.
Элементы волны (основные) - высота, длина и период волны.
Нерегулярные волны - волны, элементы которых изменяются случайным образом.
Регулярные волны - волны, высота и период которых остаются неизменными в данной точке пространства, занятого жидкостью.
Поступательные (бегущие) волны - волны, видимая форма которых перемещается в пространстве.
Стоячие волны - волны, видимая форма которых в пространстве не перемещается.
Система волн - ряд последовательных волн, имеющих одно происхождение.
Профиль волны (главный) - линия пересечения взволнованной поверхности с вертикальной плоскостью в направлении луча волны (рис.1).
Профиль и элементы волны
Средняя волновая линия - линия, пересекающая запись волновых колебаний так, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы. Для регулярной волны - горизонтальная линия, проведенная на уровне полусуммы отметок ее вершины и подошвы.
Гребень волны - часть волны, расположенная выше средней волновой линии.
Вершина волны - наивысшая точка гребня волны.
Ложбина волны - часть волны, расположенная ниже средней волновой линии.
Подошва волны - наинизшая точка ложбины волны.
Высота волны - превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле.
Длина волны - горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле.
Период волны - интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль.
Фронт волны - линия на плане взволнованной поверхности, проходящая по вершинам гребня данной волны.
Луч волны - линия, перпендикулярная фронту волны в данной точке.
Скорость волны - скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения.
Расчетный шторм - шторм, наблюдающийся один раз в течение заданного ряда лет (25, 50 и 100) с такой скоростью, направлением, разгоном и продолжительностью действия ветра, при которых в расчетной точке формируются волны с максимальными за этот ряд элементами.
Расчетная скорость ветра (при определении элементов волн) - скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды.
Расчетный уровень воды - уровень, назначаемый с учетом сезонных и годовых колебаний, ветрового нагона воды, приливов и отливов.
Разгон волн - протяженность охваченной ветром акватории, измеренная по направлению ветра до расчетной точки.
Волновое давление - доля (составляющая) гидродинамического давления, обусловленная волнением на свободной поверхности жидкости. Волновое давление определяется как разность значений гидродинамического давления в данной точке пространства, занятого жидкостью, при наличии волн и при их отсутствии.
Основные буквенные обозначения
|
|
| скорость ветра; |
| превышение вершины волны над расчетным уровнем; |
 | понижение подошвы волны от расчетного уровня; |
| высота волны; |
| длина волны; |
| волновое число; |
 | период волны; |
 | круговая частота волны; |
 | скорость волны; |
 | крутизна волны; |
| пологость волны; |
 | соответственно высота, длина и период волн %-ной обеспеченности в системе; |
 | соответственно средние высота, длина и период волн; |
| глубина воды при расчетном уровне; |
 | критическая глубина воды, при которой происходит первое обрушение волн; |
 | глубина воды, при которой происходит последнее обрушение волн; |
 | сила от воздействия волн на сооружение, преграду; |
 | линейная нагрузка (линейная распределенная нагрузка на единицу длины сооружения, преграды); |
 | волновое давление; |
| плотность воды; |
| ускорение свободного падения; |
 | угол наклона откоса (или дна) к горизонту; |
| уклон дна. |
Приложение 3*
Рекомендуемое
Определение пространственных характеристик ветра
по данным синоптических карт
а)
б)
по данным синоптических карт при циклонических изобарах,
проведенных через 0,5 кПа
Приложение 4*
Рекомендуемое
Испытание льда на одноосное сжатие
Отбор, изготовление и подготовка образцов к испытанию
Образцы льда изготовляются в виде призм квадратного сечения или цилиндров круглого сечения с отношением высоты к ширине (диаметру), равным 2,5. Ширина образца должна не менее чем в 10 раз превышать средний поперечный размер кристалла, определяемый по данным кристаллографического исследования.
Цилиндрические образцы следует изготовлять на токарном станке, а призматические - на горизонтально-фрезерном станке.
Грани призматических образцов рекомендуется обрабатывать попарно двумя фрезами, установленными на одном валу с расстоянием между ними, равным ширине образца при обработке боковых граней, и с расстоянием, равным высоте образца при обработке опорных граней.
Оборудование
Испытательные машины должны быть устроены по типу машин с управляемой скоростью деформации. Наибольшая создаваемая машиной нагрузка должна не менее чем в два раза превышать разрушающую нагрузку для испытываемых образцов.
Проведение испытаний
Таблица 1
|
|
|
|
|
Температура льда в -м слое , град.С
| -2 | -10 | -15 | -23 и ниже |
Значение  | 0,5 | 1,5 | 2,0 | 3,0 |
Обработка результатов
|
|
где  | разрушающая (пиковая) нагрузка для -го образца, определяемая по диаграмме "нагрузка - деформация", МН; |
 | площадь первоначального поперечного сечения образца, кв.м. |
За результат испытания серии образцов исследуемого слоя принимается величина
|
|
где | среднее (арифметическое) значение параллельных определений прочности льда на одноосное сжатие, МПа, вычисляемое по формуле
|
Графически результат испытания серии образцов исследуемого слоя изображается точкой и двумя равными отрезками, отложенными вверх и вниз от этой точки; точка соответствует среднему (арифметическому) значению предела прочности льда, а отрезок - среднему квадратическому отклонению случайной погрешности измерений. Указание количества испытанных образцов обязательно.
Примеры графического представления результатов испытаний нескольких серий образцов показаны на рис.1 и 2.
Рис.1. Зависимость прочности пресноводного льда на одноосное сжатие
(при переходе от пластического разрушения к хрупко-пластическому)
|
|
 | призматический лед (размеры образцов 25х25х50 см); |
 | зернистый (снежный) лед (15х15х30 см); |
 | волокнистый (шестовато-игольчатый) лед (22х22х45 см), =5. |
Рис.2. Зависимость прочности морского льда на одноосное сжатие
(при переходе от пластического разрушения к хрупко-пластическому)
|
|
| зернистый лед; |
| волокнистый лед. |