ГОСТ Р 55260.1.6-2012
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Гидроэлектростанции
Часть 1-6
СООРУЖЕНИЯ ГЭС ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ
Требования по нагрузкам и воздействиям (волновые, ледовые и от судов)
Hydroelectric power stations. Part 1-6. Hydroelectric power station hydraulic engineering constructions. Requirements on loadings and influences (wave, ice and from vessels)
ОКС 27.140
58 5000
Дата введения 2014-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский институт энергетических сооружений" (ОАО "НИИЭС")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 330 "Процессы, оборудование и энергетические системы на основе возобновляемых источников энергии"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1356-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на речные и морские гидротехнические сооружения и применяется при проектировании вновь строящихся и реконструкции существующих объектов.
1.2 Настоящий стандарт устанавливает нормативные значения нагрузок и воздействий от волн, льда и судов на гидротехнические сооружения.
1.3 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.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 14209-85 Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки
ГОСТ 19185-73 Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения
ГОСТ 19431-84 Энергетика и электрификация. Термины и определения
ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения
ГОСТ 26263-84 Грунты. Метод лабораторного определения теплопроводности мерзлых грунтов
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии 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 стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 19185, ГОСТ 19431, ГОСТ 20911, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 вершина волны: Наивысшая точка гребня волны.
3.2 волновое давление: Доля (составляющая) гидродинамического давления, обусловленная волнением на свободной поверхности жидкости.
Примечание - Волновое давление определяется как разность значений гидродинамического давления в данной точке пространства, занятого жидкостью, при наличии и отсутствии волн.
3.3 высота волны: Превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле.
3.4 гравитационные ветровые волны: Вызванные ветром волны, в формировании которых основную роль играет сила тяжести.
3.5 гребень волны: Часть волны, расположенная выше средней волновой линии.
3.6 длина волны: Горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле.
3.7 луч волны: Линия, перпендикулярная фронту волны в данной точке.
3.8 ложбина волны: Часть волны, расположенная ниже средней волновой линии.
3.9 нерегулярные волны: Волны, элементы которых изменяются случайным образом.
3.10 период волны: Интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль.
3.11 подошва волны: Наинизшая точка ложбины волны.
3.12 поступательные (бегущие) волны: Волны, видимая форма которых перемещается в пространстве.
3.13 профиль волны (главный): Линия пересечения взволнованной поверхности с вертикальной плоскостью в направлении луча волны.
3.14 разгон волн: Протяженность охваченной ветром акватории, измеренная по направлению ветра до расчетной точки.
3.15 расчетная скорость ветра (при определении элементов волн): Скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды.
3.16 расчетный уровень воды: Уровень, назначаемый с учетом сезонных и годовых колебаний, ветрового нагона воды, приливов и отливов.
3.17 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.
3.18 регулярные волны: Волны, высота и период которых остаются неизменными в данной точке пространства, занятого жидкостью.
3.19 система волн: Ряд последовательных волн, имеющих одно происхождение.
3.20 скорость волны: Скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения.
3.21 средняя волновая линия: Линия, пересекающая запись волновых колебаний так, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы.
Примечание - Для регулярной волны - горизонтальная линия, проведенная на уровне полусуммы отметок ее вершины и подошвы.
3.22 стоячие волны: Волны, видимая форма которых в пространстве не перемещается.
3.23 фронт волны: Линия на плане взволнованной поверхности, проходящая по вершинам гребня данной волны.
3.24 элементы волны (основные): Высота, длина и период волны.
4 Обозначения и сокращения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
5 Нагрузки, воздействия и их сочетания
Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения подразделяются на постоянные, временные (длительные, кратковременные) и особые.
5.1 Перечень нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения
5.1.1 Постоянные и временные (длительные и кратковременные) нагрузки и воздействия
К постоянным и временным (длительным и кратковременным) нагрузкам и воздействиям относятся:
а) собственный вес конструкции и сооружения;
б) вес стационарного технологического оборудования (затворов, гидроагрегатов, трансформаторов и др.), месторасположение которого не изменяется в процессе эксплуатации с учетом ГОСТ 14209;
в) давление воды непосредственно на поверхность сооружения и основания, силовое воздействие фильтрующейся воды, включающее объемные силы фильтрации и взвешивания в водонасыщенных частях сооружения и основания и противодавление на границе водонепроницаемой части сооружения при нормальном подпорном уровне, соответствующем максимальным расходам воды расчетной вероятности превышения основного расчетного случая и нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств;
г) вес грунта и его боковое давление:
1) горное давление;
2) давление грунта, возникающее вследствие деформации основания и конструкции, вызываемой внешними нагрузками и температурными воздействиями;
д) давление отложившихся наносов;
е) нагрузки от предварительного напряжения конструкций;
ж) нагрузки, вызванные избыточным поровым давлением незавершенной консолидации в водонасыщенном грунте при нормальном подпорном уровне и нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств;
и) температурные воздействия строительного и эксплуатационного периодов, определяемые для года со средней амплитудой колебания среднемесячных температур наружного воздуха;
к) нагрузки от перегрузочных и транспортных средств и складируемых грузов, а также другие нагрузки, связанные с эксплуатацией сооружения;
л) нагрузки и воздействия от максимальных волн в расчетном шторме с частой повторяемостью;
м) нагрузки и воздействия от ледяного покрова максимальной толщины и прочности с частой повторяемостью;
н) нагрузки от судов (вес, навал, швартовные и ударные) и от плавающих тел;
п) снеговые и ветровые нагрузки;
р) нагрузки от подъемных и др. механизмов (мостовых и подвесных кранов и т.п.);
с) давление от гидравлического удара в период нормальной эксплуатации;
т) динамические нагрузки при пропуске расходов по безнапорным и напорным водоводам при нормальном подпорном уровне.
5.1.2 Особые нагрузки и воздействия
К особым нагрузкам и воздействиям относятся:
а) давление воды непосредственно на поверхность сооружения и основания:
1) силовое воздействие фильтрующейся воды, включающее объемные силы фильтрации и взвешивания в водонасыщенных частях сооружения и основания и противодавление на границе водонепроницаемой части сооружения;
2) нагрузки, вызванные избыточным поровым давлением незавершенной консолидации в водонасыщенном грунте, при форсированном уровне верхнего бьефа, соответствующем максимальным расходам воды расчетной вероятности превышения поверочного расчетного случая, и при нормальной работе противофильтрационных или дренажных устройств или при нормальном подпорном уровне верхнего бьефа, соответствующем максимальным расходам воды расчетной вероятности основного расчетного случая и нарушения нормальной работы противофильтрационных или дренажных устройств (взамен нагрузок, приведенных в перечислениях в) и ж) (см. 5.1.1));
б) температурные воздействия строительного и эксплуатационного периодов, определяемые для одного года с наибольшей амплитудой колебания среднемесячных температур наружного воздуха (взамен нагрузок, приведенных в перечислении и) (см. 5.1.1));
в) нагрузки и воздействия от максимальных волн в расчетном шторме с редкой повторяемостью (взамен нагрузок, приведенных в перечислении л) (см. 5.1.1));
г) нагрузки и воздействия от ледяного покрова максимальной толщины и прочности с редкой повторяемостью или прорыве заторов при зимних пропусках воды в нижний бьеф для плотин или других сооружений, участвующих в создании напорного фронта (взамен нагрузок, приведенных в перечислении м) (см. 5.1.1));
д) давление от гидравлического удара при полном сбросе нагрузки (взамен нагрузок, приведенных в перечислении р) (см. 5.1.1));
е) динамические нагрузки при пропуске расходов по безнапорным и напорным водоводам при форсированном уровне верхнего бьефа (взамен нагрузок, приведенных в перечислении с) (см.5.1.1));
ж) сейсмические воздействия;
и) динамические нагрузки от взрывов;
к) гидродинамическое и взвешивающее воздействия, обусловленные цунами.
5.2 Общие положения
5.2.1 Перечень нагрузок, воздействий и их сочетаний, подлежащих учету при расчетах отдельных видов гидротехнических сооружений, их конструкций и оснований, следует принимать по соответствующим нормативным документам, в том числе в соответствии с ГОСТ 5180, ГОСТ 12248, ГОСТ 20522, ГОСТ 26263, [1], [2], [3], с учетом требований безопасности [4], требований к измерениям [5].
5.2.2 Гидротехнические сооружения следует рассчитывать на основные и особые сочетания нагрузок и воздействий.
5.2.2.1 Основные сочетания включают в себя постоянные, временные длительные и кратковременные нагрузки и воздействия.
5.2.2.2 Особые сочетания включают в себя постоянные, временные длительные, кратковременные и одну (одно) из особых нагрузок и воздействий.
5.2.3 Нагрузки и воздействия необходимо принимать в наиболее неблагоприятных, но реальных для рассматриваемого расчетного случая сочетаниях отдельно для строительного и эксплуатационного периодов и расчетного ремонтного случая.
5.2.4 При проектировании речных гидроузлов нагрузки от давления воды на сооружения и основания и силовое воздействие фильтрующейся воды должны быть определены для двух расчетных случаев расхода воды: основного и поверочного.
5.2.4.1 Указанные нагрузки, соответствующие пропуску расхода воды основного расчетного случая, следует определять при нормальном подпорном уровне (НПУ) воды в верхнем бьефе. Их следует учитывать в составе основного сочетания нагрузок и воздействий.
5.2.4.2 Для гидроузлов, через которые пропуск расхода воды основного расчетного случая осуществляется при уровнях верхнего бьефа, превышающих НПУ, соответствующие им нагрузки и воздействия также следует учитывать в составе основного сочетания нагрузок и воздействий.
5.2.4.3 Нагрузки от давления воды на сооружения и основания и силовое воздействие фильтрующейся воды, соответствующие пропуску расхода воды поверочного расчетного случая, необходимо определять при форсированном подпорном уровне (ФПУ) воды в верхнем бьефе и учитывать в составе особого сочетания нагрузок и воздействий.
5.2.5 В проектной документации и в декларации безопасности проектируемых гидротехнических сооружений речных гидроузлов должны быть приведены сведения о допустимых повреждениях при пропуске максимального расхода воды основного и поверочного расчетных случаев.
5.2.6 В строительный период следует учитывать возможность повышения уровня воды против расчетного из-за возникновения заторных и зажорных явлений.
5.2.7 Для сооружений, предназначенных для борьбы с наводнениями, нагрузки и воздействия, соответствующие уровням, превышающим расчетные, следует учитывать в составе особого сочетания нагрузок и воздействий.
6 Нагрузки и воздействия волн на гидротехнические сооружения вертикального и откосного профилей
6.1 Нагрузки от стоячих волн на сооружения вертикального профиля
6.1.1 Расчет сооружений на воздействие стоячих волн со стороны открытой акватории (см. рисунок 1) должен производиться при глубине до дна
где
а - при гребне волны; б - при ложбине волны (с эпюрами взвешивающего (волнового) давления на берменные массивы)
Рисунок 1 - Эпюры давления стоячих волн на вертикальную стену со стороны открытой акватории
Рисунок 2 - Графики значения коэффициента
6.1.2 Возвышение или понижение свободной волновой поверхности
где
При действии стоячей волны на вертикальную стену необходимо рассматривать три случая определения
-
- 1
-
Примечание - При
6.1.3 В глубоководной зоне горизонтальную линейную нагрузку на вертикальную стену
где
Для гребня при
6.1.4 В мелководной зоне горизонтальную линейную нагрузку на вертикальную стену
Таблица 1 - Определение значения волнового давления
N точек | Заглубление точек | Значение волнового давления |
при гребне | ||
1 | ||
2 | 0 | |
3 | 0,25 | |
4 | 0,5 | |
5 | ||
при ложбине | ||
6 | 0 | |
7 | ||
8 | 0,5 | |
9 | ||
Примечание - Значения коэффициентов |
Рисунок 3 - Графики значений коэффициентов
Рисунок 4 - Графики значений коэффициентов
Рисунок 5 - Графики значений коэффициентов
6.2 Нагрузки и воздействия волн на сооружения вертикального профиля и их элементы (особые случаи)
6.2.1 Волновое давление
где знаки "плюс" и "минус" соответствуют положению верха сооружения выше или ниже расчетного уровня воды.
Возвышение или понижение свободной волновой поверхности
Горизонтальная линейная волновая нагрузка
6.2.2 При подходе фронта волны к сооружению под углом
Таблица 2 - Коэффициент
45 | 1 |
60 | 0,9 |
75 | 0,7 |
Примечание - При перемещении фронта волн вдоль стены, т.е. для |
6.2.3 Горизонтальную нагрузку от дифрагированных волн со стороны огражденной акватории следует определять при относительной длине секции сооружения
- вершина волны совмещена с серединой секции сооружения (см. рисунок 6, а):
- подошва волны совмещена с серединой секции сооружения (см. рисунок 6, б):
где
а - при гребне волны; б - при ложбине волны
Рисунок 6 - Эпюры давления дифрагированных волн на вертикальную стену со стороны огражденной акватории
Таблица 3 - Относительная длина секции
Коэффициент | Относительная длина секции |
0,98 | 0,1 |
0,92 | 0,2 |
0,85 | 0,3 |
0,76 | 0,4 |
0,64 | 0,5 |
0,51 | 0,6 |
0,38 | 0,7 |
0,26 | 0,8 |
Примечание - При глубине со стороны огражденной акватории |
6.2.4 Взвешивающее волновое давление в горизонтальных швах массивной кладки и по подошве сооружения следует принимать равным соответствующим величинам горизонтального волнового давления в крайних точках (см. рисунки 1 и 6) при линейном изменении его в пределах ширины сооружения.
6.2.5 Максимальную донную скорость
где
Таблица 4 - Коэффициент
Коэффициент | Пологость волны |
0,6 | 8 |
0,7 | 10 |
0,75 | 15 |
0,8 | 20 |
1 | 30 |
Допускаемые значения неразмывающих донных скоростей
Рисунок 7 - График допускаемых значений неразмывающих донных скоростей
6.2.6 Эпюра взвешивающего волнового давления на берменные массивы должна приниматься трапецеидальной согласно рисунку 1,б, с ординатами
где
Таблица 5 - Значения коэффициента
Относительная глубина | Коэффициент | |
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 |
6.3 Нагрузки от разбивающихся и прибойных волн на сооружения вертикального профиля
6.3.1 Расчет сооружений на воздействие разбивающихся волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине над бермой
Рисунок 8 - Эпюры давления разбивающихся волн на вертикальную стену
Горизонтальную линейную нагрузку
Вертикальную линейную нагрузку
где
Таблица 6 - Коэффициент
Коэффициент | |
0,7 | |
0,8 | 5 |
0,9 | 7 |
1 | 9 |
Максимальную скорость воды
6.3.2 Расчет сооружений на воздействие прибойных волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине
где
_______________
* Формула и экспликация соответствуют оригиналу. - .
а - с верхом постели на уровне дна; б - с возвышающейся над дном постелью
Рисунок 9 - Эпюры давления прибойных волн на вертикальную стену
Горизонтальную линейную нагрузку
где
Вертикальную линейную нагрузку
Максимальная донная скорость прибойной волны
6.3.3 Определение нагрузок на вертикальную стену от воздействия разбивающихся и прибойных волн (см. рисунки 8 и 9) при надлежащем обосновании допускается производить динамическими методами, учитывающими импульсы давления и инерционные силы.
6.4 Нагрузки и воздействия волн на сооружения откосного профиля
6.4.1 Высоту наката на откос волн обеспеченностью 1% по накату (
где
Таблица 7 - Коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса
Конструкция крепления откоса | Относительная шероховатость | Коэффициент | Коэффициент |
Бетонными (железобетонными) плитами | - | 1 | 0,9 |
Гравийно-галечниковое, каменное или крепление бетонными (железобетонными) блоками | Менее 0,002 | 1 | 0,9 |
0,005-0,01 | 0,95 | 0,85 | |
0,02 | 0,9 | 0,8 | |
0,05 | 0,8 | 0,7 | |
0,1 | 0,75 | 0,6 | |
Более 0,2 | 0,7 | 0,5 | |
Примечание - Характерный размер шероховатости |
Рисунок 10 - Графики значений коэффициента
При глубине перед сооружением
Высоту наката на откос волн обеспеченностью
Таблица 8 - Принимаемый коэффициент
Значение | 1-2 | 3-5 | Более 5 |
Коэффициент | |||
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 - |
Таблица 9 - Принимаемый коэффициент
Коэффициент | Обеспеченность по накату |
1,1 | 0,1 |
1 | 1 |
0,96 | 2 |
0,91 | 5 |
0,86 | 10 |
0,76 | 30 |
0,68 | 50 |
При подходе фронта волны к сооружению под углом
Таблица 10 - Принимаемый коэффициент
Значение угла | Коэффициент |
0 | 1 |
10 | 0,98 |
20 | 0,96 |
30 | 0,92 |
40 | 0,87 |
50 | 0,82 |
60 | 0,76 |
Примечание - При определении высоты наката волн на песчаные и гравийно-галечниковые пляжи необходимо учитывать изменение уклона пляжа во время шторма. Наибольшее понижение пляжа в створе уреза воды следует принимать равным |
6.4.2 Эпюра волнового давления на откос при 1,5
где
где
Рисунок 11 - Эпюра максимального расчетного волнового давления на откос, укрепленный плитами
Таблица 11 - Определение коэффициента
Коэффициент | Пологость волны |
1 | 10 |
1,15 | 15 |
1,3 | 20 |
1,35 | 25 |
1,48 | 35 |
Таблица 12 - Определение максимального относительного волнового давления
Высота волны | Максимальное относительное волновое давление |
0,5 | 3,7 |
1 | 2,8 |
1,5 | 2,3 |
2 | 2,1 |
2,5 | 1,9 |
3 | 1,8 |
3,5 | 1,75 |
4 | 1,7 |
Ординату
где
Ордината
На участках крепления по откосу выше и ниже точки 2 (см. рисунок 11) следует принимать значения ординат эпюры волнового давления
- при
- при
где
Ординаты эпюры волнового противодавления
где
Рисунок 12 - Графики для определения относительного волнового противодавления
6.4.3 Нагрузку от волн на откос, укрепленный плитами, для сооружений I и II классов 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.
6.4.4 При проектировании сооружений откосного профиля и креплений откосов из рваного камня, обыкновенных и фасонных бетонных или железобетонных блоков массу отдельного элемента
- при расположении камня или блока на участке откоса от верха сооружения до глубины
- при
где
Таблица 13 - Определение принимаемого коэффициента
Элементы крепления | Коэффициент | |
при наброске | при укладке | |
Камень | 0,025 | - |
Обыкновенные бетонные блоки | 0,021 | - |
Тетраподы и другие фигурные блоки | 0,008 | 0,006 |
6.4.5 При проектировании крепления откосов сооружений из несортированной каменной наброски необходимо, чтобы значение коэффициента
Рисунок 13 - График для определения допустимого зернового состава несортированной каменной наброски для крепления откосов
Значение коэффициента
где
Зерновой состав несортированной каменной наброски для крепления откосов, соответствующий заштрихованной зоне (см. рисунок 13), следует считать пригодным только для сооружений с откосами, пологость которых находится в пределах 3
6.4.6 При пологости откосов
Таблица 14 - Определение принимаемого коэффициента
Коэффициент | |
6 | 0,78 |
8 | 0,52 |
10 | 0,43 |
12 | 0,25 |
15 | 0,2 |
Минимальное содержание фракций диаметром
Таблица 15 - Определение минимального содержания фракций диаметром
Коэффициент разнозернистости | Минимальное содержание фракций диаметром |
5 | 50 |
10 | 30 |
20 | 25 |
40-100 | 20 |
7 Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения
7.1 Нагрузки от волн на вертикальную обтекаемую преграду
7.1.1 Максимальную силу от воздействия волн
где
где
Таблица 16 - Определение принимаемого коэффициента
Относительный размер преграды | Коэффициент |
0,08 | 1 |
0,1 | 0,97 |
0,15 | 0,93 |
0,2 | 0,86 |
0,25 | 0,79 |
0,3 | 0,7 |
0,4 | 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 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. 3 Максимальную силу от воздействий волн |
а - вертикальные; б - горизонтальные
Рисунок 14 - Схемы к определению волновых нагрузок на обтекаемые преграды
Рисунок 15 - Графики значений коэффициентов сочетания инерционного
Рисунок 16 - Графики значений инерционного
1 - для шероховатой эллиптической преграды; 2 - для гладкой преграды; 3 - для шероховатой в подводной и гладкой в надводной частях вертикальной эллиптической преграды
Рисунок 17 - Графики значений инерционного
7.1.2 Линейную нагрузку от волн
где
_______________
* Формула соответствует оригиналу. - .
где
Рисунок 18 - Графики значений коэффициентов сочетания инерционного
Рисунок 19 - Графики коэффициентов линейной нагрузки от волн
7.1.3 Превышение взволнованной поверхности
где
1 - при
Рисунок 20 - График значений коэффициента
Превышение средней волновой линии над расчетным уровнем
где
7.1.4 Нагрузки от волн
7.1.5 Расстояние
где
где
Рисунок 21 - Графики значений относительных ординат
Рисунок 22 - Графики значений инерционного
Расстояние
Расстояние
7.2 Нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду
7.2.1 Максимальное значение равнодействующей линейной нагрузки от волн
для двух случаев:
- с максимальной горизонтальной составляющей линейной нагрузки
- с максимальной вертикальной составляющей линейной нагрузки
Расстояние
Рисунок 23 - Графики значений коэффициентов сочетания
7.2.2 Максимальное значение горизонтальной составляющей линейной нагрузки от волн
где
где
7.2.3 Максимальную величину вертикальной составляющей линейной нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду
где
где
_______________
* Текст документа соответствует оригиналу. - .
7.2.4 Значение горизонтальной
7.2.5 Максимальное значение равнодействующей линейной нагрузки от волн
- с максимальной горизонтальной составляющей линейной нагрузки
- с максимальной вертикальной составляющей линейной нагрузки
7.2.6 Максимальную горизонтальную
где
Максимальную вертикальную
7.3 Нагрузки от разбивающихся волн на вертикальную обтекаемую преграду
7.3.1 Максимальную силу от воздействия разбивающихся (разрушающихся) волн
Силу от воздействия волн
где
где
где
Рисунок 24 - Схема к определению нагрузок от разбивающихся волн и графики значений коэффициентов
7.3.2 Линейную нагрузку от разбивающихся волн
где
где
Примечание - Коэффициенты
Рисунок 25 - Графики значений инерционного
7.4 Нагрузки от волн на сквозное сооружение из обтекаемых элементов
7.4.1 Нагрузку от волн на сквозное сооружение в виде стержневой системы необходимо получать суммированием нагрузок, определенных согласно 6.1-6.9 как на отдельно стоящие преграды с учетом положения каждого элемента относительно профиля расчетной волны. Элементы сооружения следует принимать как отдельно стоящие обтекаемые преграды при расстояниях между их осями
Таблица 17 - Принимаемые коэффициенты сближения по фронту
Относительное расстояние между осями преград | Коэффициенты сближения | |||
0,1 | 0,05 | 0,1 | 0,06 | |
3 | 1 | 1 | 1 | 1 |
2,5 | 1 | 1,05 | 1 | 0,98 |
2 | 1,04 | 1,15 | 0,97 | 0,92 |
1,5 | 1,2 | 1,4 | 0,87 | 0,8 |
1,25 | 1,4 | 1,65 | 0,72 | 0,68 |
7.4.2 Нагрузки от волн на наклонный элемент сквозного сооружения необходимо получать по эпюрам горизонтальной и вертикальной составляющих нагрузки, ординаты которых должны определяться согласно 6.9 с учетом заглубления под расчетный уровень и удаления от вершины расчетной волны отдельных участков элемента.
Примечание - Нагрузку от волн на элементы сооружения, наклоненные к горизонтали под углом менее 25°, определяют соответственно по 6.4 и 6.8 как на вертикальную или горизонтальную обтекаемую преграду.
7.4.3 Динамическую нагрузку от воздействия нерегулярных ветровых волн на сквозное сооружение из обтекаемых элементов следует определять путем умножения значения статической нагрузки, полученной согласно 6.14 и 6.15 от волн с высотой заданной обеспеченности в системе и средней длиной, на коэффициент динамичности
Таблица 18 - Определение принимаемого коэффициента динамичности
Отношение периодов | Коэффициент динамичности |
0,01 | 1 |
0,1 | 1,15 |
0,2 | 1,2 |
0,3 | 1,3 |
Примечание - |
При отношениях периодов
7.5 Нагрузки от волн на вертикальные цилиндры больших диаметров (особые случаи)
7.5.1 Максимальный опрокидывающий момент
где
Таблица 19 - Определение принимаемого коэффициента
Значения коэффициентов | ||||
0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,4 | |
0,12 | 0,67 | 0,76 | 0,82 | 0,81 |
0,15 | 0,59 | 0,68 | 0,73 | 0,73 |
0,2 | 0,46 | 0,52 | 0,57 | 0,56 |
0,25 | 0,35 | 0,42 | 0,44 | 0,42 |
0,3 | 0,26 | 0,29 | 0,32 | 0,32 |
04 | 0,14 | 0,15 | 0,17 | 0,17 |
0,5 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,09 |
Полный максимальный опрокидывающий момент, действующий на преграду, определяется как сумма двух моментов: момента от максимальной силы
7.5.2 Волновое давление
где
Таблица 20 - Определение принимаемого коэффициента распределения давления
_______________
* Текст документа соответствует оригиналу. - .
Значение коэффициентов | |||
0,2 | 0,3 | 0,4 | |
0 | 0,73 | 0,85 | 0,86 |
15 | 0,7 | 0,83 | 0,85 |
30 | 0,68 | 0,81 | 0,84 |
45 | 0,6 | 0,74 | 0,8 |
60 | 0,5 | 0,65 | 0,7 |
75 | 0,35 | 0,51 | 0,55 |
90 | 0,22 | 0,34 | 0,34 |
105 | 0,03 | 0,11 | 0,1 |
120 | -0,09 | -0,08 | -0,1 |
135 | -0,23 | -0,23 | -0,23 |
150 | -0,32 | -0,36 | -0,33 |
165 | -0,37 | -0,42 | -0,38 |
180 | -0,41 | -0,45 | -0,4 |
Примечание - |
Давление
7.5.3 Максимальную донную скорость
где коэффициент
Таблица 21 - Определение принимаемого коэффициента
Положение расчетных точек | Значение коэффициента | ||
0,2 | 0,3 | 0,4 | |
На контуре преграды | 0,98 | 0,87 | 0,77 |
Впереди преграды | 0,67 | 0,75 | 0,75 |
8 Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения и от судовых волн на крепления берегов и каналов
8.1 Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения
8.1.1 Максимальные значения горизонтальной
- при уклоне дна
при
- при уклоне дна
где
Рисунок 26 - Эпюры волнового давления на подводный волнолом
Таблица 22 - Определение ординаты гребня волны
Относительная высота волны, | Относительное понижение подошвы волны, | Относительное превышение гребня волны, | Коэффициент, |
0,4 | 0,14 | -0,13 | 0,76 |
0,5 | 0,17 | -0,16 | 0,73 |
0,6 | 0,2 | -0,2 | 0,69 |
0,7 | 0,22 | -0,24 | 0,66 |
0,8 | 0,24 | -0,28 | 0,63 |
0,9 | 0,26 | -0,32 | 0,6 |
1 | 0,28 | -0,37 | 0,57 |
Таблица 23 - Определение коэффициента
Пологость волны | Коэффициент |
8 | 0,73 |
10 | 0,75 |
15 | 0,8 |
20 | 0,85 |
25 | 0,9 |
30 | 0,95 |
35 | 1 |
8.1.2 Максимальную донную скорость
- для вертикальной или круглонаклонной стены - по таблице 23;
- для подводного волнолома - по таблице 24.
Таблица 24 - Определение коэффициента
Относительная длина волны | Коэффициент |
0,5 | |
10 | 0,7 |
15 | 0,9 |
20 и более | 1,1 |
Максимальную донную скорость воды
Допускаемые значения неразмывающих донных скоростей должны приниматься согласно 6.9.
8.1.3 Максимальные значения горизонтальной
- при расположении сооружения в створе последнего обрушения прибойных волн (см. рисунок 27, а) по формулам
- при расположении сооружения в приурезовой зоне (см. рисунок 27, б) по формулам
- при расположении сооружения на берегу за линией уреза в пределах наката волн (см. рисунок 27, в) по формулам
где
Примечания
1 Если ордината верха сооружения
2 Нагрузки от прибойных волн на волнозащитные стены при расположении их в прибойной зоне следует определять согласно 6.1.2.
а - в зоне прибойной волны; б - в приурезовой зоне; в - за линией уреза
Рисунок 27 - Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену при расположении сооружения
Таблица 25 - Определение коэффициента
Ордината верха сооружения | Коэффициент |
-0,3 | 0,95 |
0 | 0,85 |
+0,3 | 0,8 |
+0,65 | 0,5 |
8.1.4 Максимальные значения горизонтальной
где
Рисунок 28 - Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену при откате волны
8.1.5 Волновое давление
Рисунок 29 - Эпюра давления волн на криволинейный участок волнозащитной стены
8.1.6 Максимальные значения горизонтальных
где
Рисунок 30 - Эпюры волнового давления на буну
Таблица 26 - Определение принимаемого коэффициента
Грань буны | Коэффициент | ||||
0,03 и менее | 0,05 | 0,1 | 0,2 и более | ||
Внешняя | - | 1 | 0,75 | 0,65 | 0,6 |
Теневая | 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 | |
- | 0 | 0 | 0 | 0 |
8.2 Нагрузки от судовых волн на крепления берегов каналов
8.2.1 Высоту судовой волны
где
где
8.2.2 Высоту наката
где
8.2.3 Максимальное значение линейной нагрузки от судовой волны на крепления берегов каналов
- при накате волны на откос, укрепленный плитами (см. рисунок 31, а):
- при откате волны с откоса, укрепленного плитами (см. рисунок 31, б):
- при ложбине волны у вертикальной стены (см. рисунок 31, в):
где
а - при накате волны на откос; б - при откате волны с откоса; в - при ложбине волны у вертикальной стены
Рисунок 31 - Эпюры давления судовых волн на крепления берегов каналов
9 Нагрузки от судов (плавучих объектов) на гидротехнические сооружения
При расчете гидротехнических сооружений на нагрузки от судов (плавучих объектов) необходимо определять:
- нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты согласно 9.2-9.4;
- нагрузки от навала на причальное сооружение пришвартованного судна при действии ветра, течения и волн согласно 9.7;
- нагрузки от навала судна при его подходе к портовому причальному сооружению согласно 9.8-9.10;
- нагрузки от натяжения швартовов при действии на судно ветра и течения согласно 9.11 и 9.12.
9.1 Нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты
9.1.1 Поперечную
- для судов и плавучих причалов с ошвартованными судами:
- для плавучих доков:
где
Примечание - Площади парусности определяют с учетом площадей экранирующих преград, расположенных с наветренной стороны.
Таблица 27 - Определение принимаемого коэффициента
Наибольший размер силуэта плавучего объекта | Коэффициент |
до 25 | 1 |
50 | 0,8 |
100 | 0,65 |
200 и более | 0,5 |
9.1.2 Поперечную
где
9.1.3 Максимальные значения поперечной
где
Рисунок 32 - График значений коэффициента
Таблица 28 - Определение принимаемого коэффициента
Коэффициент | |
0,5 и менее | 1 |
1 | 0,73 |
2 | 0,5 |
3 | 0,42 |
4 и более | 0,4 |
Примечание - Период изменения волновой нагрузки принимают равным среднему периоду волн. |
9.1.4 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.
9.1.5 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.
9.2 Нагрузки от навала пришвартованного судна на сооружение
Линейную нагрузку от навала пришвартованного судна на сооружение
где
- 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 29 - Допускаемые значения высоты волн
Угол подхода фронта волн к диаметральной плоскости судна | Допускаемые высоты волн | ||||||
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 |
9.3 Нагрузки от навала судна при подходе к сооружению
9.3.1 Кинетическую энергию навала судна
где
Примечание - При определении кинетической энергии навала морских судов водоизмещением до 5 тыс. т, швартующихся на незащищенной акватории, нормальную составляющую скорости подхода, принимаемую по таблице 30, следует увеличивать в 1,5 раза.
Таблица 30 - Определение нормальной составляющей скорости подхода судна
Суда | Нормальная составляющая скорости подхода судна | ||||||
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 31 - Определение принимаемого коэффициента
Конструкции причальных сооружений | Коэффициент | |
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 | - |
9.3.2 Поперечную горизонтальную силу
а - от энергии
Рисунок 33 - Схема построения графиков зависимости деформаций отбойного устройства (и причального сооружения)
Суммарная энергия деформации
Энергию деформации причального сооружения
где
Продольную силу
где
9.3.3 Допускаемое значение нормальной к поверхности сооружения составляющей скорости подхода судна
где
9.4 Нагрузки на сооружения от натяжения швартовов
9.4.1 Нагрузки от натяжения швартовов должны определяться с учетом распределения на швартовные тумбы (или рымы) поперечной составляющей суммарной силы
Воспринимаемую одной тумбой (или рымом) силу
где
Рисунок 34 - Схема распределения усилия на тумбу от натяжения швартова
Таблица 32 - Определение числа работающих тумб
Наибольшая длина судна | Наибольшее расстояние между тумбами | Число работающих тумб |
50 и менее | 20 | 2 |
150 | 25 | 4 |
250 | 30 | 6 |
300 и более | 30 | 8 |
Таблица 33 - Определение углов наклона швартова
Суда | Положения тумб на причальном сооружении | Углы наклона швартова, град | ||
судно с грузом | судно порожнее | |||
Морские | На кордоне | 30 | 20 | 40 |
В тылу | 40 | 10 | 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 |
Значение силы от натяжения швартова
Таблица 34 - Определение значения силы от натяжения швартова
Расчетное водоизмещение судна к грузу | Сила от натяжения швартова | |
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
9.4.2 Для специализированных причалов морских портов, состоящих из технологической площадки и отдельно стоящих палов, значения суммарных сил
- на носовые, кормовые продольные и прижимные канаты - по 0,8
- на шпринги - по 0,6
Если каждая группа швартовов заводится на несколько палов, то распределение усилий между ними допускается принимать равномерным. Значения углов
10 Ледовые нагрузки на гидротехнические сооружения
10.1 Основные положения
10.1.1 Нагрузки ото льда на гидротехнические сооружения должны определяться на основе статистических данных о физико-механических свойствах льда, гидрометеорологических и ледовых условиях в районе сооружения для периода с наибольшими ледовыми воздействиями.
10.1.2 Прочностные характеристики льда при сжатии
где
При отсутствии опытных данных допускается принимать значения
Таблица 35 - Определение принимаемых значений
Тип кристаллической структуры пресноводного льда | Температура льда в | |||
0 | -3 | -15 | -30 | |
Значения | ||||
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 |
|
Таблица 36 - Определение принимаемых значений
Тип кристаллической структуры морского льда | Количество жидкой фазы в | |||||
1 | 10 | 25 | 50 | 100 | 200 | |
Значения | ||||||
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 |
где |
10.1.3 Расчетная толщина ровного льда
- 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.
В зимний период в случае смерзания сооружения с ледяным полем за трое суток и более до момента наибольшего воздействия льда на сооружение расчетная толщина льда на границе сооружение - лед принимается по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается толщину примерзшего к сооружению льда считать равной
10.1.4 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 устьевых участков рек, впадающих в моря, состоит из зернистого и волокнистого льдов;
- толщина слоя зернистого льда, располагающегося в верхней части ледяного покрова, составляет
Примечания
1 Настоящие требования распространяются на пресноводный и морской однолетний лед.
2 Доверительная вероятность значений
3 Для морей арктического и дальневосточного бассейнов нагрузки на сооружения уточняются по опытным данным.
10.2 Нагрузки от ледяных полей на сооружения
10.2.1 Силу от воздействия движущихся ледяных полей на сооружения с вертикальной передней гранью определяют:
а) от воздействия ледяного поля на отдельно стоящую опору (см. рисунок 35), с передней гранью в виде треугольника, многогранника или полуциркульного очертания
б) от воздействия ледяного поля на секцию протяженного сооружения (см. рисунок 36),
где
1) для рек и приливных участков морей - скорости течения воды;
2) для водохранилищ и морей - 3% от значения скорости ветра 1%-ной обеспеченности в период движения льда;
Рисунок 35 - Схема приложения нагрузки от движущегося ледяного поля на отдельно стоящую вертикальную опору
Рисунок 36 - Схема приложения нагрузки от движущегося ледяного поля на секцию сооружения
Таблица 37 - Определение принимаемого коэффициента
Коэффициент формы опоры в плане | Для опор с передней гранью в виде | ||||||
треугольника с углом заострения в плане | многогранника или полуциркульного очертания | прямо- | |||||
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 |
Таблица 38 - Определение принимаемого коэффициента
Значение | Коэффициент | |
для пресноводного льда | для морского льда | |
0,3 и менее | 5,3 | 5,7 |
1 | 3,1 | 3,6 |
3 | 2,5 | 3,0 |
10 | 1,9 | 2,3 |
20 | 1,8 | 1,9 |
30 и более | 1,5 | 1,5 |
Примечание - |
Таблица 39 - Определение принимаемого коэффициента
Значение | Коэффициент |
10 | 0,1 |
5·10 | 0,9 |
10 | 1,0 |
10 | 0,8 |
5·10 | 0,5 |
10 | 0,3 |
Примечание - |
При этом нагрузка
а нагрузка
где
Таблица 40 - Определение принимаемого коэффициента
Значения | Коэффициент |
0,3 и менее | 1 |
1 | 0,9 |
3 | 0,8 |
10 | 0,6 |
20 | 0,5 |
30 и более | 0,4 |
Силу от воздействия ледяного поля на опору с передней гранью в виде прямоугольника определяют по формуле (126).
10.2.2 Силу от воздействия движущегося ледяного поля на отдельно стоящую коническую опору (см. рисунок 37) или конический ледорез полуциркульного очертания при отсутствии смерзания со льдом определяют по формулам
- горизонтальную составляющую силы
- вертикальную составляющую силы
а на секцию откосного профиля (см. рисунок 38) или отдельно стоящую опору прямоугольного сечения с наклонной передней гранью по формулам
- горизонтальную составляющую силы
- вертикальную составляющую силы
где
Рисунок 37 - Схема приложения нагрузок от движущегося ледяного поля на отдельно стоящую коническую опору
Рисунок 38 - Схема приложения нагрузок от движущегося ледяного поля на сооружение откосного профиля
Таблица 41 - Определение принимаемых коэффициентов
Значение | Коэффициенты | |
0,1 | 1,6 | 0,31 |
0,5 | 1,6 | 0,24 |
1 | 1,7 | 0,21 |
5 | 1,9 | 0,11 |
10 | 2,1 | 0,08 |
25 | 2,5 | 0,05 |
50 | 2,9 | 0,02 |
100 | 3,5 | 0,02 |
Таблица 42 - Определение принимаемых коэффициентов
Значение | Коэффициенты | |||
20 | 0,25 | 0,7 | 2,2 | 0,041 |
30 | 0,27 | 0,9 | 1,6 | 0,042 |
40 | 0,31 | 1,3 | 1,1 | 0,039 |
50 | 0,36 | 1,8 | 0,8 | 0,034 |
60 | 0,46 | 2,6 | 0,5 | 0,026 |
70 | 0,67 | 5,3 | 0,3 | 0,017 |
Примечания 1 Данные этой таблицы соответствуют коэффициенту трения между льдом и сооружением, равному 0,15. 2 В случае подвижки смерзшегося с коническим сооружением ледяного поля горизонтальная составляющая силы где Вертикальная составляющая силы |
Таблица 43 - Определение принимаемого коэффициента
Угол наклона образующей конуса | Коэффициент |
45 | 0,6 |
60 | 0,7 |
75 | 0,9 |
90 | 1 |
10.2.3 Силу от воздействия движущегося ледяного поля на сооружение, состоящее из системы вертикальных колонн,
где
Таблица 44 - Определение принимаемого коэффициента
Значение | Коэффициент |
0,1 и менее | 1 |
0,5 | |
1 | |
Примечания 1 2 Значения коэффициента |
Рисунок 39 - Схема приложения нагрузок от движущегося ледяного поля на сооружение из системы вертикальных колонн
10.2.4 Силу от воздействия остановившегося ледяного поля, наваливающегося на сооружение при действии течения воды и ветра
в которой величины
где
При этом сила
Примечание - Расчетная ширина ледяного поля принимается по данным натурных наблюдений, а для затворов или аналогичных сооружений - не более ширины пролета сооружения.
10.2.5 Точку приложения равнодействующей ледовой нагрузки, определенной согласно 10.1-10.4, необходимо принимать ниже расчетного уровня воды на
Нагрузки на сооружения от движущегося торосистого ледяного поля необходимо увеличивать путем умножения их на коэффициент торосистости
- для Азовского, Балтийского, Каспийского, Черного и Японского морей - 1,3;
- для Белого, Берингова, арктических и дальневосточных морей - 1,5.
При соответствующем обосновании допускается принимать для арктических и дальневосточных морей
10.3 Нагрузки на сооружения от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении
10.3.1 Горизонтальную линейную нагрузку (на 1 м длины по фронту протяженного сооружения) от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении
Значения
Рисунок 40 - График значений нагрузки
Значения
Значения
Значения
где
Таблица 45 - Определение принимаемой добавочной толщины льда
Средняя скорость ветра за время перепада температуры | Добавочная толщина льда | ||
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 |
10.3.2 Силу от воздействия ледяного покрова на отдельно стоящее сооружение
где
Таблица 46 - Определение принимаемого коэффициента
Значение | Коэффициент |
1 | 1 |
5 | 2 |
15 | 4 |
25 | 6 |
50 | 10 |
75 | 14 |
109 | 17 |
Примечание - |
При этом сила
где
10.3.3 Точку приложения равнодействующей ледовой нагрузки, определенной согласно 10.10 и 10.11, принимают ниже расчетного уровня воды на
10.4 Нагрузки на сооружения от заторных и зажорных масс льда
10.4.1 Силу от движущейся заторной массы льда на отдельно стоящую опору
где
- 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;
где
Таблица 47 - Определение принимаемого коэффициента
Значение | Коэффициент |
3 | 0,85 |
5 | 0,75 |
10 | 0,45 |
15 | 0,40 |
20 | 0,35 |
25 | 0,28 |
10.4.2 Силу от движущейся зажорной массы льда на отдельно стоящую опору
где
10.5 Нагрузки от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды
10.5.1 Вертикальную линейную нагрузку (на 1 м длины по фронту сооружения) от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды
где
а) - при понижении уровня воды (УВ); б) - при повышении уровня воды (УВ); УВЛ - уровень воды при ледоставе
Рисунок 41 - Схема приложения нагрузок от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды (УВ)
10.5.2 Момент силы, воспринимаемый 1 м протяженного сооружения от примерзшего ледяного покрова,
где
При этом момент силы
_______________
* Текст документа соответствует оригиналу. - .
где
10.5.3 Вертикальную силу на отдельно стоящую опору или свайный куст от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды
где
где
Примечание - При прямоугольной форме опоры в плане со сторонами
а - при понижении уровня воды (УВ); б - при повышении уровня воды (УВ)
Рисунок 42 - Схемы приложения нагрузки от примерзшего к отдельно стоящей опоре ледяного покрова при изменении уровня воды (УВ)
10.5.4 Вертикальную силу на сооружение, состоящее из системы вертикальных колонн, от примерзшего к опорам ледяного покрова при изменении уровня воды
где
где
Рисунок 43 - Схемы приложения нагрузки от примерзшего к сооружению из системы вертикальных колонн ледяного покрова при повышении уровня воды (УВ)
Примечание - При понижении уровня воды (УВ) сила
Рисунок 44 - Графики значений коэффициента
Приложение А
(обязательное)
Элементы волн на открытых и огражденных акваториях
А.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.
А.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.
А.3 Расчеты элементов волн необходимо производить с учетом деления водоема на следующие зоны по глубине:
- глубоководная - с глубиной
- мелководная - с глубиной
- прибойная - с глубиной от
- приурезовая - с глубиной менее
А.4 При определении устойчивости и прочности гидротехнических сооружений и их элементов расчетную обеспеченность высот волн в системе необходимо принимать по таблице А.1.
Таблица А.1 - Принимаем расчетная обеспеченность высот волн в системе
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
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.
А.5 Расчетные уровни воды
Максимальный расчетный уровень воды следует принимать согласно соответствующим требованиям обеспеченности расчетных уровней, которые должны быть не более: для сооружений I класса - 1% (один раз в 100 лет), II и III классов - 5% (один раз в 20 лет), а для IV класса - 10% (один 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%.
А.6 Высоту ветрового нагона
где
Таблица А.2 - Определение принимаемого коэффициента
20 | 2,1 |
30 | 3 |
40 | 3,9 |
50 | 4,8 |
А.7 Расчетные характеристики ветра
При определении элементов ветровых волн и ветрового нагона должны приниматься обеспеченности расчетного шторма для сооружений I и II классов - 2% (один раз в 60 лет) и III и IV классов - 4% (один раз в 25 лет).
Для сооружений I и II классов допускается обеспеченность расчетного шторма принимать 1% (один раз в 100 лет) при надлежащем обосновании.
А.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 А.5 и А.7 и уточнять по данным натурных наблюдений.
А.9 Расчетную скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью водоема
где
Таблица А.3 - Измерение скорости ветра над местностью типа А, В или С
Скорость ветра | Значения коэффициента | ||
А | В | С | |
10 | 1,1 | 1,3 | 1,47 |
15 | 1,1 | 1,28 | 1,44 |
20 | 1,09 | 1,26 | 1,42 |
25 | 1,09 | 1,25 | 1,39 |
30 | 1,09 | 1,24 | 1,38 |
35 | 1,09 | 1,22 | 1,36 |
40 | 1,08 | 1,21 | 1,34 |
А.10 При предварительном определении элементов волн среднее значение разгона, м, для заданной расчетной скорости ветра
где
Значения предельного разгона
Таблица А.4 - Определение значения предельного разгона
Скорость ветра | Значения предельного разгона |
20 | 1600 |
25 | 1200 |
30 | 600 |
40 | 200 |
50 | 100 |
А.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.
А.12 Расчетные скорости ветра при разгонах более 100 км следует определять с учетом их пространственного распределения (см. приложение В).
А.13 Элементы волн в глубоководной зоне
Среднюю высоту
Рисунок А.1 - Графики для определения элементов ветровых волн в глубоководной и мелководной зонах
Среднюю длину волн
Примечание - При переменных скоростях ветра вдоль разгона волн принимают
А.14 При сложной конфигурации береговой черты среднюю высоту волны, м, определяют по формуле
где
При наличии перед расчетным створом большого количества препятствий в виде островов с угловыми размерами менее ±22,5 град и суммой угловых размеров более 22,5 град среднюю высоту волн
где
Средние высоты волн
Средний период волн определяется по безразмерной величине
Примечание - Конфигурация береговой черты принимается сложной, если величина
А.15 Высоту волны
Рисунок А.2 - Графики значений коэффициента
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. приложение В).
А.16 Превышение вершины волны над расчетным уровнем
Рисунок А.3 - Графики для определения значений
А.17 Элементы волн в мелководной зоне
Высоту волн
где
Коэффициенты
Длину волн, перемещающихся из глубоководной в мелководную зону, определяют по рисунку А.4 при заданных безразмерных величинах
Рисунок А.4 - Графики для определения значений
Превышение вершины волны над расчетным уровнем
А.18 Коэффициент трансформации принимают по графику 1 рисунка А.5. Коэффициент рефракции определяют по формуле
где
Рисунок А.5 - Графики для определения 1 - коэффициента
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 рисунка А.6.
Рисунок А.6 - Схема (а) и графики (б) для построения плана рефракции
Обобщенный коэффициент потерь
Примечание - Значение коэффициента
Таблица А.5 - Определение обобщенного коэффициента потерь
Относительная глубина | Значения коэффициента | |
0,025 | 0,02-0,002 | |
0,01 | 0,82 | 0,66 |
0,02 | 0,85 | 0,72 |
0,03 | 0,87 | 0,76 |
0,04 | 0,89 | 0,78 |
0,06 | 0,9 | 0,81 |
0,08 | 0,92 | 0,84 |
0,1 | 0,93 | 0,86 |
0,2 | 0,96 | 0,92 |
0,3 | 0,98 | 0,95 |
0,4 | 0,99 | 0,98 |
0,5 и более | 1 | 1 |
А.19 Среднюю высоту и средний период волн в мелководной зоне с уклонами дна 0,001 и менее необходимо определять по графикам рисунка А.1. По безразмерным величинам
Высоту волны
Среднюю длину волн при известном значении среднего периода определяют в соответствии с А.13.
Превышение вершины волны над расчетным уровнем определяют по рисунку А.3.
Примечание - Элементы волн, перемещающихся из мелководной зоны с уклонами дна 0,001 и менее в зону с уклонами дна 0,002 и более, необходимо определять согласно пунктам А.17 и А.18. При этом принимается значение исходной средней высоты
А.20 Элементы волн в прибойной зоне
Высоту волн в прибойной зоне
Длину волны в прибойной зоне
А.21 Критическую глубину
А.22 Критическую глубину, соответствующую последнему обрушению волн
где
Таблица А.6 - Определение принимаемого коэффициента
Уклон дна | Коэффициент |
0,01 | 0,75 |
0,015 | 0,63 |
0,02 | 0,56 |
0,025 | 0,5 |
0,03 | 0,45 |
0,035 | 0,42 |
0,04 | 0,4 |
0,045 | 0,37 |
0,05 | 0,35 |
При определении глубины последнего обрушения
При уклонах дна более 0,05 следует принимать значение критической глубины
Примечание - При переменных уклонах дна допускается принимать
А.23 Элементы волн на огражденной акватории
Высоту дифрагированной волны
где
В качестве расчетной длины принимается исходная длина
А.24 Коэффициент дифракции волн
Рисунок А.7 - Графики для определения значений коэффициента
А.25 Коэффициент дифракции волн
где
Рисунок А.8 - Графики значений коэффициента
Величину
где
Значение коэффициента
Положение главного луча на схеме рисунка А.9,а необходимо принимать по точкам, расположенным от границы волновой тени (ГВТ) мола с меньшим углом
где
Рисунок А.9 - Схема (а) и графики (б) для определения величин
А.26 Коэффициент дифракции волн
_______________
* Формула соответствует оригиналу. - .
где
А.27 Высоту дифрагированной волны с учетом отражения ее от сооружений и преград
где
Примечание - Высоту волны на огражденной акватории с меняющимися глубинами уточняют согласно А.17 и А.18 при надлежащем обосновании.
Таблица А.7 - Определение принимаемого коэффициента отражения
Пологость волны | Значения | ||
1 | 0,5 | 0,25 | |
10 | 0,5 | 0,02 | 0,0 |
15 | 0,8 | 0,15 | 0,0 |
20 | 1 | 0,5 | 0,0 |
30 | 1 | 0,7 | 0,05 |
40 | 1 | 0,9 | 0,18 |
Приложение Б
(рекомендуемое)
Испытание льда на одноосное сжатие
Б.1 Отбор, изготовление и подготовка образцов к испытанию
Образцы льда отбирают из
Образцы льда изготавливают в виде призм квадратного сечения или цилиндров круглого сечения с отношением высоты к ширине (диаметру), равным 2,5. Ширина образца не менее чем в 10 раз превышает средний поперечный размер кристалла, определяемый по данным кристаллографического исследования.
Отклонение размеров образцов от номинальных не превышает (±1)%. Образцы имеют гладкую ровную поверхность без трещин, сколов, раковин, заусенцев и др. дефектов.
Цилиндрические образцы изготавливают 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.
Перед испытанием образцы исследуемого слоя выдерживаются не менее чем 1 ч при температуре слоя
Б.2 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.
Испытательные машины должны иметь автоматическую запись кривой "нагрузка - деформация", обеспечивать измерение нагрузки с погрешностью не более (±5)%.
Б.3 Проведение испытаний
Образцы сжимаются вдоль длинных осей.
Образцы исследуемого слоя следует испытывать при температуре
Таблица Б.1 - Температура льда в
Температура льда в | Значение |
-2 | 0,5 |
-10 | 1,5 |
-15 | 2,0 |
-23 и ниже | 3,0 |
Б.4 Обработка результатов
Разрушающее напряжение (предел прочности) при сжатии для каждого образца
где
За результат испытания серии образцов исследуемого слоя принимается величина
1, 2 - пластическое разрушение; 3 - хрупко-пластическое разрушение; 4 - хрупкое разрушение
Рисунок Б.1 - Диаграммы "нагрузка - деформация" для льда, испытываемого при различных постоянных скоростях деформации:
Графически результат испытания серии образцов исследуемого слоя изображается точкой и двумя разными отрезками, отложенными вверх и вниз от этой точки; точка соответствует среднеарифметическому значению предела прочности льда, а отрезок - среднеквадратическому отклонению случайной погрешности измерений. Указание количества испытанных образцов обязательно.
Примеры графического представления результатов испытаний нескольких серий образцов показаны на рисунках Б.2 и Б.3.
Научно-исследовательская станция "Ладожское озеро", ААНИИ, 1979-1981 гг.
Рисунок Б.3 - Зависимость максимального предела прочности морского льда при одноосном сжатии от количества жидкой фазы
Приложение В
(рекомендуемое)
Определение пространственных характеристик ветра по данным синоптических карт
Пространственное распределение скорости ветра необходимо учитывать путем построения полей ветра, определяемых по данным синоптических карт. Расчетные скорости ветра допускается определять в соответствии с графиком (см. рисунок В.1) для заданной географической широты
а -
Рисунок В.1 - Графики для определения расчетной скорости ветра
Библиография
[1] | СП 20.13330.2011 Свод правил. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85 |
[2] | СП 23.13330.2011 Свод правил. Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02-85 |
[3] | СП 58.13330.2012 Свод правил. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003 |
[4] | Федеральный закон от 21 июля 1997 г. N 117-ФЗ "О безопасности гидротехнических сооружений" |
[5] | Федеральный закон от 26 июня 2008 г. N 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений" |
__________________________________________________________________________
УДК 627.88:06.354 ОКС 27.140
58 5000
Ключевые слова: Гидротехнические сооружения ГЭС, требования к нагрузкам, волновые, ледовые, от судов
__________________________________________________________________________
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2014