Rambler's Top100

СНиП 2.06.04-82 (1989, с изм. 2 1995) Скачать Предварительный просмотр

Скачать

Предварительный просмотр

(отсутствуют изображения, таблицы и формулы)

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ (ВОЛНОВЫЕ, ЛЕДОВЫЕ И ОТ СУДОВ)

СНиП 2.06.04-82*

ГОССТРОЙ СССР
Москва 1989

РАЗРАБОТАНЫ ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева Минэнерго СССР (д-р техн. наук Д.Д. Леппо - 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 Морнефтегаэ (д-р физ.-мат. наук С.А Вершинин) Мингазпрома.

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Отделом технического нормирования и стандартизации Госстроя СССР (В.А. Кулиничев).

СНиП 2.06.04-82* является переизданием СНиП 2.06.04-82 с изменением №1, утвержденным постановлением Госстроя СССР от 12 марта 1986 г. №27.

При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые журнале "Бюллетень строительной техники", "Сборнике изменений к строительным нормам и правилам" Госстроя СССР и информационном указателе "Государственные стандарты СССР Госстандарта".

Утверждение изменения №2 СНиП 2.06.04-82* "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"

Постановлением Госстроя СССР от 10 октября 1988 г. №208 утверждено и введено в действие с 1 января 1989г. Разработанное ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева Минэнерго СССР приведенное ниже изменение №2 СНиП 2.06.04-82 "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)", утвержденного постановлением Госстроя СССР от 15 июня 1982 г. №161.
Пункт 6* приложения 1 изложить в новой редакции:
"6*. Высоту ветрового вагона , м, следует принимать по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии (без учета конфигурации береговой линии и при постоянной глубине дна d) допускается определять по формуле
, (148*)
где ?w- угол между продольной осью водоема и направлением ветра, град;
Vw - расчетная скорости ветра, определяемая но р. 9*;
L - разгон, м.
Kw - коэффициент, принимаемый по табл. 2*
Таблица 2*
Vw
20
30
40
50
Kw?106
2,1
3
3,9
4,8



Госстрой СССР
Строительные нормы и правила
СНиП 2.06.04-82*

Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)
Взамен СНиП II-57-75

Настоящие нормы распространяются на речные и морские гидротехнические сооружения при проектировании вновь строящихся и реконструкции существующих объектов.
Нормы устанавливают нормативные значении нагрузок и воздействий от волн, льда и судов на гидротехнические сооружения. Расчетная нагрузка должна определяться как произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузкам ?f, учитывающий возможное отклонение нагрузки в неблагоприятную сторону от ее нормативного значения; ?f должен приниматься согласно требованиям, приведенным в главе СНиП по основным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений.
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 СТОЯЩИХ ВОЛН НА СООРУЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

1.1. Расчет сооружений на воздействие стоячих волн со стороны открытой акватории (рис. 1) должен производиться при глубине до дна db>1,25h; при этом в формулах для свободной волновой поверхности и волнового давления вместо глубины до дна db, м, необходимо применять условную расчетную глубину d, м, определяемую по формуле
, (1)
где df - глубина над подошвой сооружения, м;
kbr - коэффициент, принимаемый по графикам рис. 2;
h - высота бегущей волны, м, принимаемая по приложению 1.

Внесены Минэнерго СССР
Утверждены постановлением Госстроя СССР от 15 июня 1982 г. №161
Срок введения в действие 1 января 1984 г.



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)


Рис. 2. Графики значения коэффициента kbr

1.2. Возвышение или понижение свободной волновой поверхности ?, м, у вертикальной стены, отсчитываемое от расчетного уровня воды, должно определяться по формуле
, (2)
- круговая частота волны;
- средний период волны, с;
t - время, с;
? - средняя длина волны, м.

При действии стоячей волны на вертикальную стену необходимо предусматривать три случая определения ? по формуле (2) для следующих значений cos ?t:
а) cos ?t = 1 - при подходе к стене вершины волны, возвышающейся над расчетным уровнем на ?max, м;
б) 1> cos ?t > 0 - при максимальном значении горизонтальной линейной волновой нагрузки Рxс, кН/м, для гребня волны, возвышающегося над расчетным уровнем на ?с, в этом случае значение cos ?t должно определяться по формуле
, (3)
в) cos ?t = -1 - при максимальном значении горизонтальной линейной волновой нагрузки Рxt, кН/м, для подошвы волны, расположенной ниже расчетного уровня на ?t.
Примечание. При и во всех других случаях, когда по формуле (3) значение cos ?t > 1, необходимо в дальнейшем при расчетах принимать cos ?t = 1.
1.3. В глубоководной зоне горизонтальную линейную нагрузку на вертикальную стену Рx, кН/м, при гребне или ложбине стоячей волны (см. рис. 1) необходимо принимать по эпюре волнового давления, при этом величина р, кПа, на глубине z, м, должна определяться по формуле

где ? - плотность воды, т/м3;
g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;
z - координаты точек (z1 =?c, z2 = 0, ... zn =d), м, отсчитываемыми от расчетного уровня.
Для гребня при z1 =?c, а для ложбины при z6 = 0, следует принимать p = 0.
1.4. В мелководной зоне горизонтальную линейную нагрузку на вертикальную стену Рx,. кН/м, при гребне и ложбине стоячей волны (см. рис. 1) необходимо принимать по эпюре волнового давления, при этом величина р, кПа, на глубине z, м, должна определяться по табл. 1.

Таблица 1
№ точек
Заглубление точек z, м
Значение волнового давления
при гребне
1
?c
p1 = 0
2
0
p2 = k2?gh
3
0,25d
p3 = k3?gh
4
0,5d
p4 = k4?gh
5
d
p5 = k5?gh
при ложбине
6
0
p6 = 0
7
?t
p7 = -?g?t
8
0,5d
p8 = -k8?gh
9
d
p9 = -k9?gh
Примечание. Значения коэффициентов к2, к3, к4, к5, к6, к8, к9 следует принимать по графикам рис. 3, 4, 5.


Рис. 3. Графики значений коэффициентов k2 и k3


Рис. 4. Графики значений коэффициентов k4 и k5

Рис. 5. Графики значений коэффициентов k8 и k9


НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛН НА СООРУЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ (ОСОБЫЕ СЛУЧАИ)

1.5*. Волновое давление р, кПа, на вертикальную стену с возвышением над расчетным уровнем верха сооружения zsup, м, на величину менее ?max, м, следует определять согласно пп.1.3 и 1.4 с последующим умножением полученных значений давления на коэффициент кс, определяемый по формуле
, (5)
где знаки "плюс" и "минус" соответствуют положению верха сооружения выше или ниже расчетного уровня воды.
Возвышение или понижение свободной волновой поверхности ?, определенное по п.1.2, следует также умножать на коэффициент кс.
Горизонтальная линейная волновая нагрузка Рxc, кН/м, в рассматриваемом случае должна определяться по площади эпюры волнового давления в пределах высоты вертикальной стены.
1.6. При подходе фронта волны к сооружению под углом ?, град, со стороны открытой акватории (в расчетах устойчивости сооружения и прочности грунтов основания) линейную волновую нагрузку на вертикальную стену, определенную согласно пп.1.3 и 1.4, необходимо уменьшать путем умножения ее на коэффициент kcs, принимаемый равным:
?, град
kcs
45
1
60
0,9
75
0,7
Примечание. При перемещении фронта волн вдоль стены, т.е. для ?, близких или равных 90 град, волновую нагрузку следует определять согласно п.1.7.
1.7. Горизонтальную нагрузку от дифрагированных волн со стороны огражденной акватории следует определять при относительной длине секции сооружения ; при этом расчетную эпюру волнового давления со значениями р, кПа, допускается выполнять по трем точкам, рассматривая следующие случаи:
а) вершина волны совмещена с серединой секции сооружения (рис. 6, а) :



б) подошва волны совмещена с серединой секции сооружения (рис. 6, б) :
z1 =0, p1 = 0; (9)


где hdif - высота дифрагированной волны, м, определяемая согласно обязательному прил. 1;
kl - коэффициент, принимаемый по табл. 2.


Рис.6. Эпюры давления дифрагированных волн на вертикальную стену со стороны огражденной акватории
а - при гребне волны; б - при ложбине волны

Таблица 2
Относительная длина секции
0.1
0,2
0,3
0.4
0.5
0.6
0.7
0,8
Коэффициент, kl
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.
1.9. Максимальную донную скорость vb,max, м/с, перед вертикальной стеной (от действия стоячих волн) на расстоянии 0,25 от передней грани стены необходимо определять по формуле
(12)
где ksl - коэффициент, принимаемый по табл. 3.

Таблица 3
Пологость волны
8
10
15
20
30
Коэффициент ksl
0,6
0,7
0,75
0,8
1

Допускаемые значения неразмывающих донных скоростей vb,adm, м/с, для грунта крупностью фракций D, мм, следует принимать по рис.7; при vb,max > vb,adm необходимо предусматривать защиту от размыва основания.


Рис.7. График допускаемых значений неразмывающих донных скоростей

1.10. Эпюра взвешивающего волнового давления на берменные массивы должна приниматься трапецеидальной, согласно рис. 1, б, с ординатами рbr,i, кПа, определяемыми (при i = 1, 2 или 3) по формуле
, (13)
где хi - расстояние от стены до соответствующей грани массива, м;
kbr - коэффициент, принимаемый по табл.4;
pf - волновое давление на уровне подошвы сооружения.

Таблица 4
Относительная глубина
Коэффициент kbr 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

1.11. Расчет сооружений на воздействие разбивающихся волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине над бермой dbr< 1,25h и глубине до дна (рис.8).


Рис.8. Эпюры давления разбивающихся волн на вертикальную стену

Горизонтальную линейную нагрузку Pxc, кН/м, от разбивающихся волн необходимо принимать по площади эпюры бокового волнового давления, при этом величины р, кПа, для значений ординат z, м, следует определять по формулам:
z1 = -h, p1 = 0; (14)
z2 = 0, p2 = 1,5?gh; (15)
z3 = df, . (16)
Вертикальную линейную нагрузку Рzс, кН/м, от разбивающихся волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления и определять по формуле
, (17)
где ? - коэффициент, принимаемый по табл. 5.

Таблица 5

?3
5
7
9
Коэффициент ?
0,7
0,8
0,9
1

Максимальную скорость воды vf,max, м/с, над поверхностью бермы перед вертикальной стеной при разбивающихся волнах необходимо определять по формуле
(18)
1.12. Расчет сооружений на воздействие прибойных волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине db?dcr на примыкающем к стене участке дна протяженностью не менее 0,5, м (рис. 9), при этом возвышение вершины максимальной прибойной волны ?c,sur, м, над расчетным уровнем следует определять по формуле
?c,sur = -0,5df - hsur, (19)
где hsur - высота прибойной волны, м;
dcr - критическая глубина, м.

Рис.9. Эпюры давления прибойных воли на вертикальную стену
а - с верхом постели на уровне дна; б - с возвышающейся над дном постелью

Горизонтальную линейную нагрузку Рxc, кН/м, от прибойных волн необходимо принимать по площади эпюры бокового волнового давления, при этом величины р, кПа, для значений ординат z, м, должны определяться по формулам:
z1 = -hsur, p1 = 0; (20)
, p2 = 1,5?ghsur; (21)
z3 = df, , (22)
где - средняя длина прибойной волны, м.
Вертикальную линейную нагрузку Рzc, кН/м, от прибойных волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления (с высотой р3) и определять по формуле:
. (23)
Максимальная донная скорость прибойной волны vb, max, м/с, перед вертикальной стеной со стороны открытой акватории должна определяться по формуле:
, (24)
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

1.14*. Высоту наката на откос волн обеспеченностью 1 % по накату (hrun1%, м) для фронтально подходящих волн при глубине перед сооружением d ? 2h1% надлежит определять по формуле
hrun1% = krkpkspkrunh1% , (25)
где kr и kp - коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по табл.6;
ksp - коэффициент, принимаемый по табл. 7*;
krun - коэффициент, принимаемый по графикам рис.10* в зависимости от пологости волны на глубокой воде.
При глубине перед сооружением d < 2h1% коэффициент krun необходимо принимать для значений пологости волны, указанной на рис. 10* в скобках и определяемой при глубине d = 2h1%.
Высоту наката на откос волн обеспеченностью i, %, по накату необходимо определять умножением полученного по формуле (25) значения hrun1%, м, на коэффициент ki принимаемый по табл.8.

Таблица 6
Конструкция крепления откоса
Относительная шероховатость r/h1%
Коэффициент, kr
Коэффициент, kp
Бетонными (железобетонными) плитами
-
1
0,9
Гравийно - галечниковое, каменное
Менее 0,002
1
0,9
или крепление бетонными
0,005-0,01
0,95
0,85
(железобетонными) блоками
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 r, м, следует принимать равным среднему диаметру зерен материала крепления откоса или среднему размеру бетонных (железобетонных) блоков.

Таблица 7*
Значение ctg ?
1 - 2
3 - 5
Более 5
Коэффициент ksp при скорости ветра Vw, 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 i, %
0,1
1
2
5
10
30

Коэффициент ki
1,1
1
0,96
0,91
0,86
0,76
0,68


Рис. 10*. Графики значений коэффициента krun

При подходе фронта волны к сооружению под углом ?, град, со стороны открытой акватории величину наката волн на откос следует уменьшать умножением на коэффициент k?, принимаемый по табл.9.

Таблица 9
Значение угла ?, град
0
10
20
30
40
50
60
Коэффициент k?
1
0,98
0,96
0,92
0,87
0,82
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 0,3h, м, с выклиниванием на нулевые значения на берегу до высоты наибольшего наката, а в море до глубины d = dcr, м, для размываемых грунтов или на глубине d = dcr, u, м, - для неразмываемых грунтов (где h, dcr и dcr, u - соответственно высота волны и глубина воды в створах первого и последнего обрушений, м).
1.15. Эпюра волнового давления на откос при 1,5 ? ctg ? ? 5, укрепленный монолитными или сборными плитами, должна приниматься по рис.11, при этом максимальное расчетное волновое давление рd, кПа, необходимо определять по формуле:
pd = ks kf prel ?gh, (26)
где ks - коэффициент, определяемый по формуле
; (27)
kf - коэффициент, принимаемый по табл.10;
prel - максимальное относительное волновое давление на откос в точке 2 (см. рис.11), принимаемое по табл. 11.


Рис.11. Эпюра максимального расчетного волнового давления на откос, укрепленный плитами

Таблица 10
Пологость волны
10
15
20
25
35
Коэффициент kf
1
1,15
1,3
1,35
1,48

Таблица 11
Высота волны h, м
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
?4
Максимальное относительное волновое давление prel
3,7
2,8
2,3
2,1
1,9
1,8
1,75
1,7

Ордината z2, м, точки 2 приложения максимального расчетного волнового давления pd должна определяться по формуле:
, (28)
где А и В- величины, м, определяемые по формулам:
; (29)
(30)
Ордината z3, м, соответствующая высоте наката волн на откос, должна определяться согласно п. 1.4*.
На участках крепления по откосу выше и ниже точки 2 (см. рис.11) следует принимать значения ординат эпюры волнового давления р, кПа, на расстояниях, м:
при l1 = 0,0125L? и l3 = 0,0265L? р = 0,4pd;
при l2 = 0,0325L? и l4 = 0,0675L? р = 0,1pd,
где . (31)
Ординаты эпюры волнового противодавления рc, кПа, на плиты крепления откосов следует определять по формуле:
pc = ks kf pc,rel ?gh, (32)
где pc,rel - относительное волновое противодавление,

.
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.
1.17*. При проектировании сооружений откосного профиля и креплений откосов из рваного камня, обыкновенных и фасонных бетонных или железобетонных блоков массу отдельного элемента m или mz, т, соответствующую состоянию его предельного равновесия от действия ветровых волн, необходимо определять:
при расположении камня или блока на участке откоса от верха сооружения до глубины z = 0,7h по формуле
; (33)*
то же, при z > 0,7h по формуле
; (34)
где kfr - коэффициент, принимаемый по табл.12*; при > 15, а также при наличии бермы kfr следует уточнять по опытным данным;
рm - плотность камня, т/м3.

Таблица 12*
Элементы крепления
Коэффициент kfr

при наброске
при укладке
Камень
0,025
-
Обыкновенные бетонные блоки
0,021
-
Тетраподы и другие фигурные блоки
0,008
0,006

1.18. При проектировании крепления откосов сооружений из несортированной каменной наброски необходимо, чтобы значение коэффициента kgr зернового состава находилось в границах заштрихованной зоны, приведенной на графике рис.13.
Значение коэффициента kgr должно определяться по формуле:
, (35)
где m - масса камня, определяемая по п.1.17*, т;
mi - масса камня, большая или меньшая расчетной, т;
Db?,i и Db? - диаметры фракций камня, см, приведенные к диаметру шара, имеющего массу соответственно mi и m.
Зерновой состав несортированной каменной наброски для крепления откосов, соответствующий заштрихованной зоне (см. рис.13), следует считать пригодным только для сооружений с откосами, пологость которых находится в пределах 3 ? ctg ? ? 5, а высота расчетной волны - 3 м и менее.


Рис. 13. График для определения допустимого зернового состава несортированной каменной наброски для крепления откосов

1.19*. При пологости откосов ctg ? > 5, укрепляемых несортированной разнозернистой каменной наброской, расчетную массу камня m, т, соответствующую состоянию его предельного равновесия от действия ветровых волн, необходимо определять по формуле (33*) при с умножением полученных результатов на коэффициент k?, определяемый по табл.12а*.

Таблица 12а*
ctg ?
6
8
10
12
15
Коэффициент k? при
0,78
0,52
0,43
0,25
0,2

Минимальное содержание фракций диаметром Dba, соответствующим расчетной массе камня в несортированной разнозернистой наброске, должно приниматься в соответствии с табл.12б*.

Таблица 12б*
Коэффициент разнозернистости D60/D10
5
10
20
40 - 10 0
Минимальное содержание фракций диаметром Dba , % (по весу)
50
30
25
20


2. НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА ОБТЕКАЕМЫЕ ПРЕГРАДЫ И СКВОЗНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА ВЕРТИКАЛЬНУЮ ОБТЕКАЕМУЮ ПРЕГРАДУ

2.1. Максимальную силу от воздействия волн Qmax, кН, на вертикальную обтекаемую преграду с поперечными размерами ? ? 0,4? и ? ? 0,4? (рис.14, а) при d > dcr необходимо определять из ряда значений, получаемых при различных положениях преграды относительно вершины волны х = х/?, по формуле:
Qmax = Qi, max ?i + Qv, max ?v , (36)
где Qi, max и Qv, max - соответственно инерционный и скоростной компоненты силы от воздействия волн, кН, определяемые по формулам:
; (37)
; (38)
?i и ?v - коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов максимальной силы от воздействия волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рис.15;
h 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;
kv - коэффициент, принимаемый по табл.13;
?i и ?v - инерционный и скоростной коэффициенты глубины, принимаемые соответственно по графикам а и б рис.16;
?i и ?v - инерционный и скоростной коэффициенты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и прямоугольника, принимаемые по графикам рис.17.

Таблица 13
Относительный размер преграды ?/?, b/?, D/?
0,08
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,4
Коэффициент kv.
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:
; (39)
, (40)
где Ci и Cv - 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.
3. Максимальную силу от воздействий волн Qmax, кН, на вертикальную обтекаемую преграду при значении допускается принимать Qmax = Qi,max, а при значении принимать Qmax = Qv, max,; в других случаях Qmax следует определять из ряда значений, полученных по формуле (36) при различных х.


Рис. 14. Схемы к определению волновых нагрузок на обтекаемые преграды
а - вертикальные; б - горизонтальные


Рис 15. Графики значений коэффициентов сочетания инерционного ?i (графики 1) и скоростные ?v, (графики 3) компонентов силы от воздействия волн


Рис.16. Графики значений инерционного ?i и скоростного ?v коэффициентов глубины


Рис.17. Графики значений инерционного ?i и скоростного коэффициентов формы (для эллиптических преград - сплошные линии, при призматических - штриховые линии) в зависимости от ?/b (для Q, q и Px ) или b/? (для Pz)
1 - для шероховатой эллиптической преграды; 2 - гладкой; 3 - шероховатой в подводной и гладкой в надводной частях вертикальной эллиптической преграды

2.2. Линейную нагрузку от волн q, кН/м, на вертикальную обтекаемую преграду на глубине z, м, при максимальной силе от воздействия волн Qmax (см. рис.14, а) необходимо определять по формуле
q = qi,max?xi + qv,max?xv (41)
где qi,max и qv,max - инерционный и скоростной компоненты максимальной линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам:
; (42)
; (43)
?xi и ?xv - коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов линейной нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рис. 18 при значении x согласно п.2.1;
?xi и ?xv - коэффициенты линейной нагрузки от волн, принимаемые по графикам а и б рис.19 при значениях относительной глубины .

Рис.18. Графики значений коэффициентов сочетания инерционного ?xi (графики 1) и скоростного ?xv (графики 2) компонентов горизонтальной линейной нагрузки от волн

2.3. Превышение взволнованной поверхности ?, м, над расчетным уровнем должно определяться по формуле:
? = ?relh (44)
где ?rel - относительное превышение взволнованной поверхности, определяемое по рис.20.
Превышение средней волновой линии над расчетным уровнем ?d, м, следует определять по формуле
?d = (?c,rel + 0,5)h (45)
где ?c,re - относительное превышение вершины волны, определяемое по рис.20 при значении ? = 0.
2.4. Нагрузки от волн Q и q на вертикальную обтекаемую преграду при любом ее расположении x, м, относительно вершины волны следует определять по формулам (36) и (41), при этом коэффициенты ?i и ?v должны приниматься по графикам 1 и 2 рис.15, а ?xi и ?xv - по графикам 1 и 2 рис. 18 для данного значения ? = x/?.
2.5. Расстояние zQmax, м, от расчетного уровня воды до точки приложения максимальной силы от воздействия волн на вертикальную обтекаемую преграду Qmax необходимо определять по формуле
, (46)
где ?i и ?v - коэффициенты, принимаемые по графикам 1 и 2 рис.15 при к , соответствующем Qmax;
zQ,i и zQ,v - ординаты точек приложения соответственно инерционного и скоростного компонентов сил, м, определяемые по формулам:
; (47)
(48)
и - относительные ординаты точек приложения инерционного и скоростного компонентов сил, принимаемые по графикам рис.21:
?i и ?v - инерционный и скоростной коэффициенты фазы, принимаемые по графикам рис.22.





Рис.19. Графики коэффициентов линейной нагрузки от волн ?xi, ?xv, ?zv при d/?:
1) 0,1; 2) 0,15; 3) 0,2; 4) 0,3; 5) 0,5; 6) 1; 7) 5 и ?/h = 8-15 - штриховые линии
Расстояние zQ от расчетного уровня воды до точки приложения силы Q при любом удалении x от вершины волны до преграды следует определять по формуле (46), при этом коэффициенты ?i и ?v должны приниматься согласно графикам 1 и 2 рис.15 для данного значения ?=x/?.


Рис.20. График значений коэффициента ?rel
1 - при d/? = 0,5 и ?/h = 40; 2 - при d/? = 0.5 и ?/h = 20, а также при d/? = 0,2 и ?/h = 40; 3 - при d/? = 0,5 и ?/h = 10, а также при d/? = 0,2 и ?/h = 20; 4 - при d/? = 0,2 и ?/h = 10


Рис.21. Графики значений относительных координат
1 - ; 2 -



Рис.22. Графики значений инерционного ?i, и скоростного ?v коэффициентов фазы


НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ ОБТЕКАЕМУЮ ПРЕГРАДУ

2.6. Максимальное значение равнодействующей линейной нагрузки от волн Pmax ,кН/м, на горизонтальную обтекаемую преграду (см. рис.14, б) с поперечными размерами ? ? 0,1?, м, и b ? 0,1?, м, при zc ? b но (zc - b/2) > h/2 и при (d -zc) ? b должно определяться по формуле
(49)
для двух случаев:
с максимальной горизонтальной составляющей линейной нагрузки Px,max, кН/м, при соответствующем значении вертикальной составляющей линейной нагрузки Pz кН/м;
с максимальной вертикальной составляющей линейной нагрузки Pz,max, кН/м, при соответствующем значении горизонтальной составляющей линейной нагрузки Px, кН/м.
Расстояние x, м, от вершины волны до центра преграды при действии максимальных линейных нагрузок Px,max и Pz,max должны определяться по относительной величине ? = x/?, принимаемой согласно рис.18 и 23.


Рис.23. Графики значений коэффициентов сочетания ?zi инерционного (графики 1) и ?zv - скоростного (графики 2) компонентов вертикальной линейной нагрузки от волн

2.7. Максимальное значение горизонтальной составляющей линейной нагрузки от волн Px,max, кН/м, на горизонтальную обтекаемую преграду необходимо определять из ряда величин, получаемых при различных значениях x, по формуле
Px,max = Pxi?xi + Pxv?xv, (50)
где Pxi и Pxv - инерционный и скоростной компоненты горизонтальной составляющей линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам:
; (51)
; (52)
?xi и ?xv - коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов линейной нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рис.18 при значении x согласно п.2.1;
?xi и ?xv - обозначения те же, что и в п.2.2;
?i и ?v - инерционный и скоростной коэффициенты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и прямоугольника, принимаемые по графикам рис.17 при значениях a/b - для горизонтальной и b/a - вертикальной составляющих нагрузки.
2.8. Максимальную величину вертикальной составляющей линейной нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду Pz,max, кН/м, необходимо определять из ряда величин, получаемых при разных значениях x, по формуле:
Pz,max = Pzi?zi + Pzv?zv, (53)
где Pzi и Pzv - инерционный и скоростной компоненты вертикальной составляющей линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам:
; (54)
; (55)

?zi и ?zv - инерционный и скоростной коэффициенты сочетания, принимаемые по графикам 1 и 2 рис.23 при значении x согласно п.2.1;
?zi и ?zv - коэффициенты линейной нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам в и г рис.19 при значениях относительной ординаты
;
?i и ?v - обозначения те же, что и в п.2.7.
2.9. Значение горизонтальной Px , кН/м, или вертикальной Pz, кН/м, составляющих линейной нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду при любом ее расположении х относительно вершины волны следует определять соответственно по формуле (50) или (53), при этом коэффициенты сочетания ?xi, ?xv или ?zi, ?zv должны приниматься по графикам рис.18 и 23 для заданного значения ? = x/?.
2.10. Максимальное значение равнодействующей линейной нагрузки от волн Pmax, кН/м, на лежащую на дне цилиндрическую преграду (см. рис.14, б), диаметр которой D ? 0,1?, м, и D ? 0,1d, м, должно определяться по формуле (49) для двух случаев:
с максимальной горизонтальной составляющей линейной нагрузки Рx,max, кН/м, при соответствующем значении вертикальной составляющей линейной нагрузки Pz, кН/м;
с максимальной вертикальной составляющей линейной нагрузки Pz,max, кН/м, при соответствующем значении горизонтальной составляющей линейной нагрузки Рx, кН/м.
2.11. Максимальную горизонтальную Рх,max, кН/м, и соответствующую вертикальную Рz, кН/м, проекции линейной нагрузки от волн, действующих на лежащую на дне цилиндрическую преграду, необходимо определять по формулам:
Px,max =Pxi?xi + Pxv?xv; (56)
, (57)
где Pxi и Pxv - соответственно инерционный и скоростной компоненты горизонтальной составляющей линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам:
; (58)
; (59)
?xi и ?xv, ?xi и ?xv - обозначения те же, что в п.2.7.
Максимальную вертикальную Рz,max, кН/м, и соответствующую горизонтальную Рx, кН/м, проекции линейной нагрузки от волн необходимо принимать равными и Px = Pxv.

НАГРУЗКИ ОТ РАЗБИВАЮЩИХСЯ ВОЛН НА ВЕРТИКАЛЬНУЮ ОБТЕКАЕМУЮ ПРЕГРАДУ

2.12. Максимальную силу от воздействия разбивающихся (разрушающихся) волн Qcr,max, кН, на вертикальную цилиндрическую преграду, диаметр которой D ? 0,4dcr, м, необходимо определять по отдельным значениям силы от воздействий волн Qcr, кН, полученным для ряда положений преграды относительно вершины волны (рис.24, а) с интервалом , начиная с (где х - расстояние, м, от вершины разбивающейся волны до оси вертикальной цилиндрической преграды).
Сила от воздействия волн Qcr, кН, для любого положения цилиндрической преграды относительно вершины волны должна определяться по формуле
Qcr = Qi,cr + Qv,cr, (60)
где Qi,cr и Qv,cr - инерционный и скоростной компоненты силы от воздействия разбивающихся волн, кН, определяемые по формулам:
, (61)
, (62)
где dt - глубина воды под подошвой волны, м, принимаемая равной (см. рис.24, а):
dt = dcr - (hsur - ?c,sur); (63)
hsur - высота (трансформированной) волны, м, при первом обрушении в мелководной зоне с соблюдением условия hsur ?0,8dt;
?c,sur -превышение над расчетным уровнем воды вершины (при первом обрушении) волны, м;
?i,cr - инерционный и скоростной коэффициенты, принимаемые по графикам рис. 24, б.


Рис. 24. Схема к определению нагрузок от разбивающихся волн и графики значений коэффициентов ?i,cr - кривая 1и ?v,cr - кривая 2
2.13. Линейную нагрузку от разбивающихся волн qcr, кН/м, на вертикальную цилиндрическую преграду на глубине z, м, от расчетного уровня (см. рис. 24, a) при относительном удалении оси преграды от вершины волны необходимо определять по формуле
qcr =qi,cr + qv,cr, (64)
где qi,cr и qv,cr - инерционный и скоростной компоненты, линейной нагрузки от разбивающихся волн на вертикальную преграду, кН/м, определяемые по формулам:
; (65)
, (66)
где ?i,cr и ?v,cr - инерционный и скоростной коэффициенты, принимаемые соответственно по графикам а и б рис. 25 при значениях относительной глубины
Примечание. Коэффициенты ?i,cr (рис.24б) и ?i,cr (рис.25б а) следует принимать положительными при x/dt > 0 и отрицательными при x/dt < 0.


Рис.25. Графики значений инерционного ?i,cr и скоростного ?v,cr коэффициентов

НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА СКВОЗНОЕ СООРУЖЕНИЕ ИЗ ОБТЕКАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2.14. Нагрузку от волн на сквозное сооружение в виде стержневой системы необходимо получать суммированием нагрузок, определенных согласно пп.2.1-2.9 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 l, м, равных и более трех диаметров D, м; при l < 3D (где D - наибольший диаметр элемента) волновую нагрузку, полученную на отдельно стоящий элемент сооружения, необходимо умножать на коэффициенты сближения по фронту ?t и лучу ?l волн, принимаемые по табл.14.

Таблица 14
Относительное расстояние между осями преград l/D
Коэффициенты сближения ?t и ?l при значениях относительных диаметров D/?

?t
?l

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

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. Нагрузку от волн на элементы сооружения, наклоненные к горизонтали под углом менее 25?, определять соответственно по пп.2.4 и 2.8 как на вертикальную или горизонтальную обтекаемую преграду.
2.16. Динамическую нагрузку от воздействия нерегулярных ветровых волн на сквозное сооружение из обтекаемых элементов следует определять умножением значения статической нагрузки, полученной согласно пп.2.14 и 2.15 от волн с высотой заданной обеспеченности в системе и средней длиной, на коэффициент динамичности kd, принимаемый по табл. 15.
При отношениях периодов необходимо выполнять динамический расчет сооружения.

Таблица 15
Отношение периодов
0,01
0,1
0,2
0,3
Коэффициент динамичности kd
1
1,15
1,2
1,3
Tc - период собственных колебаний сооружения, с;
- средний период волны, с.


НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРЫ БОЛЬШИХ ДИАМЕТРОВ (ОСОБЫЕ СЛУЧАИ)*

2.17* Максимальный опрокидывающий момент Mz,por, кН?м, от волнового давления на сплошное днище вертикальной круглоцилиндрической преграды, расположенной на гравийно-галечниковом или каменнонабросном основании, относительно центра днища следует определять по формуле
(66а) *
где ?por - коэффициент опрокидывающего момента с учетом проницаемости основания, принимаемый по табл.15а*.
Полный максимальный опрокидывающий момент, действующий на преграду, определяется как сумма двух моментов: момента от максимальной силы Qmax, равного произведению этой силы, определяемой по п.2.1, на плечо, определяемое по п.2.5, и максимального момента, определяемого по формуле (66а) * и совпадающего по фазе с максимальной силой Qmax.
Таблица 15а*
d/?
Значения коэффициентов ?por при D/?

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
0,4
0,14
0,15
0,17
0,17
0,5
0,07
0,08
0,09
0,09

2.18*. Волновое давление р, кПа, в точке поверхности вертикальной круглоцилиндрической преграды на глубине z > 0 в момент максимума горизонтальной силы Qmax необходимо определять по формуле
, (66 б)*
где ? - коэффициент распределения давления, принимаемый по табл.15 б*

Таблица 15 б*
?, град
Значение коэффициента ? при D/?

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
? - угол между лучом набегающей волны и направлением на рассматриваемую точку из центра преграды (для передней образующей цилиндра ? = 0 )

Давление р в точках, лежащих выше расчетного уровня воды (z<0), при ? > 0 принимается по линейному закону между р на уровне ? = 0, определяемым по формуле (66 б)*, и р = 0 на уровне z = -?h; а при ?<0 для точек на глубине 0 ? z ? -?h - также по линейному закону между р=0 при z = 0 и р, определяемым по формуле (66 б)* при z = -?h.
2.19*. Максимальную донную скорость vb,max, м/с, в точках, расположенных на контуре преграды (? = 90° и 270°) и впереди преграды на расстоянии 0,25? от контура преграды (в ? = 0°), следует определять по формуле
, (66в)*
где коэффициент ?v принимается по табл.15в*

Таблица 15в*
Положение расчетных точек
Значение коэффициента ?v при D/?

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

3.1. Максимальные значения горизонтальной Рх, кН/м, и вертикальных Pz и Pс, кН/м, проекций равнодействующей линейной нагрузки от волн на подводный волнолом при ложбине волны необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давления (рис.26), при этом р, кПа, должно определяться в зависимости от z с учетом уклона дна i по формулам:
а) при уклоне i ? 0,04:
z = z1 при z1 < z2, p1 = ?g(z1 -z4); (67)
при z1 ? z2, p1 = p2; (68)
z = z2, , (69)
z = z3 = d, p3 = kwp2; (70)
б) при уклоне дна i > 0,04:
z = z1, p1 определяется по формулам (67) и (68);
z = z2, p2 = ?g(z2 - z4); (71)
z = z3 =d, p3 = p2, (72)
где z1 - ордината верха сооружения, м;
z2 - ордината подошвы волны, м, по табл.16;
kw - коэффициент, принимаемый по табл.17;
z4 - ордината поверхности воды за подводным волноломом, м, определяемая по формуле
z4 = -krd(z1 - z5) +z1; (73)
krd - коэффициент, принимаемый по табл.16;
z5 - ордината гребня волны перед подводным волноломом, м, принимаемая по табл.16.


Рис.26. Эпюры волнового давления на подводный волнолом

Таблица 16
Относительная высота волны h/d
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Относительное понижение подошвы волны z2/d
0,14
0,17
0,2
0,22
0,24
0,26
0,28
Относительное превышение гребня волны z5/d
-0,13
-0,16
-0,2
-0,24
-0,28
-0,32
-0,37
Коэффициент krd
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 kw
0,73
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1

3.2. Максимальную донную скорость vb,max, м/с, перед берегоукрепительным сооружением необходимо определять по формуле (12), где коэффициент ksl принимается:
а) для вертикальной или круглонаклонной стены по табл.3;
б) для подводного волнолома по табл.18.

Таблица 18
Относительная длина волны
? 5
10
15
20 и более
Коэффициент ksl
0,5
0,7
0,9
1,1

Максимальную донную скорость воды vb,max, м/с, перед берегоукрепительным сооружением при разбивающихся и прибойных волнах надлежит определять соответственно по формулам (18) и (24).
Допускаемые значения неразмывающих лонных скоростей должны приниматься согласно п.1.9
3.3. Максимальные значения горизонтальной Рx, кН/м, и вертикальной Рz, кН/м, проекций равнодействующей линейной нагрузки от разбивающихся и разрушающихся волн на вертикальную волнозащитную стену (при отсутствии засыпки грунта со стороны берега) необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давлений (рис.27) , при этом значения р, кПа, и ?с, м, должны определяться в зависимости от места расположения сооружения:
а) при расположении сооружения в створе последнего обрушения прибойных волн (рис.27, а) по формулам:
; (74)
; (75)


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

6) при расположении сооружения в приурезовой зоне (рис.27. 6) по формулам:
; (76)
; (77)
в) при расположении сооружения на берегу за пинией уреза в пределах наката волн (рис.27. в) по формулам:
; (78)
; (79)
где ?с - превышение гребня волны над расчетным уровнем в створе волнозащитной стены, м;
hbr - высота разбивающихся (разрушающихся) волн, м;
?n - расстояние от створа последнего обрушения волн до линии уреза (приурезовая зона), м:
?i - расстояние от створа последнего обрушения волн до сооружения, м;
?l - расстояние от линии уреза воды до сооружения, м;
?r - расстояние от линии уреза воды до границы наката на берег разрушившихся волн (при отсутствии сооружения), м, определяемое по формуле:
?r = hrun 1% ctg?; (80)
hrun 1% - высота наката волн на берег, м, определяемая по п.1.14*.
Примечания. 1. Если ордината верха сооружения z1 ? -0,3h, м, то величины волнового давления, определяемые по формулам (74), (76), (78), необходимо умножать на коэффициент kzd, принимаемый по табл.19.
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 z1, м
-0,3h
0,0
+0,Зh
+0,65h
Коэффициент kzd
0,95
0,85
0,8
0,5

3.4. Максимальные значения горизонтальной Рх, кН/м, и вертикальной Рz,, кН/м, проекций равнодействующей линейной нагрузки от разрушившихся волн на вертикальную волнозащитную стену (с засыпкой грунта со стороны берега) при откате волны необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давлений (рис. 28), при этом значение pr, кПа, должно определяться по формуле
рr = ?g(?zr-0,75hbr) (81)
где ?zr - понижение поверхности воды от расчетного уровня перед вертикальной стеной при откате волны, м, принимаемое равным в зависимости от расстояния аl от линии уреза воды до сооружения: при аl ? 3hbr ?zr = 0 и при аl, < 3hbr ?zr = 0,25hbr.


Рис.28. Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену при откате волны

3.5. Волновое давление р, кПа, на криволинейный участок стены необходимо принимать по эпюре волнового давления на вертикальную стену согласно п. 3.3 с ориентированием этой эпюры по нормали к криволинейной поверхности (рис. 29).


Рис.29. Эпюра давления воли на криволинейный участок волнозащитной стены

3.6. Максимальные значения горизонтальных Рх,ехt, Рх,int кН, и вертикальной Рz, кН, проекций равнодействующей линейной нагрузки от волн на элемент буны необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давления (рис.30), при этом значения волнового давления на внешнюю рехt, кПа, и теневую рint, кПа, грани буны и соответствующие возвышения гребня волны ?ехt м, и ?int, м, должны определяться по формулам:
, (82)
, (83)
где k? - 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
ctg?
Коэффициент k? при значении


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

1
0
0
0
0


НАГРУЗКИ ОТ СУДОВЫХ ВОЛН НА КРЕПЛЕНИЯ БЕРЕГОВ КАНАЛОВ

3.7* Высоту судовой волны hsh, м, необходимо определять по формуле
, (84)*
где ds и lu - осадка и длина судна, м;
? - коэффициент полноты водоизмещения судна;
vadm - допускаемая по эксплуатационным , требованиям скорость судна, м/с, определяемая по формуле
; (85)
ka - отношение подводной площади поперечного сечения судна к площади живого сечения канала А, м2;
b - ширина канала, м, по урезу воды.
3.8. Высоту наката hrsh, м, судовой волны на откос (рис. 31) следует определять по формуле
, (86)
где ?sl - коэффициент, принимаемый для откосов, облицованных сплошными плитами, равным 1,4, каменным мощением - 1,0 и каменной наброской - 0,8.
3.9. Максимальное значение линейной нагрузки от судовой волны на крепления берегов каналов P, кН/м, должно приниматься по эпюрам волнового давления (см. рис.31), при этом значения р, кПа, необходимо определять в зависимости от z по формулам:
а) при накате волны на откос, укрепленный плитами (см. рис. 31, а):
z = z1 = -hrsh, p1=0 (87)
z =z2 =0, p2 = 1,34?ghsh (88)
z =z3 =1,5hsh, p3=0,5?ghsh; (89)


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
б) при откате волны с откоса, укрепленного плитами (см. рис. 31,б):
z =z1 =?zf, p1=0; (90)
z =z2 =0,5hsh, p2 = -?g(0,5hsh-?zf); (91)
z = z3 = dinf, p3 = p2 ; (92)
в) при ложбине волны у вертикальной стены (см. рис, 31.в) :
z =z1 =?zf, p1=0; (93)
z =z2 =0,5hsh, p2 = -?g(0,5hsh-?zf); (94)
z = z3 =dsh, p3 =p2; (95)
z =z4 =dsh+dh, p4=0, (96)
где dinf - глубина низа крепления откоса, м;
dh - глубина забивки шпунта, м;
?zf - понижение уровня воды, м, за креплением берега канала вследствие фильтрации, принимаемое равным:
0,25hsh - для крепления протяженностью по откосу от расчетного уровня воды менее 4 м с водонепроницаемым упором;
0,2hsh - то же, с протяженностью более 4 м с упором в виде каменной призмы;
0,1hsh - 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
4.2. Поперечную Wq, кН, и продольную Wn, кН, составляющие силы от воздействия ветра на плавучие объекты следует определять по формулам:
для судов и плавучих причалов с ошвартованными судами
; (97)
; (98)
для плавучих доков
; (99)
; (100)
где Аq и An - соответственно боковая и лобовая надводные площади парусности (силуэтов) плавучих объектов, м2;
vq и vn - соответственно поперечная и продольная составляющие скорости ветра обеспеченностью 2 ? за навигационный период, м/с;
?- коэффициент, принимаемый по табл. 21, в которой ah - 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 аh, м
до 25
50
100
200 и более
Коэффициент ?
1
0,8
0,65
0,5

4.3. Поперечную Qw, кН, и продольную Nw, кН, составляющие силы от воздействия течения на плавучий объект следует определять по формулам:
; (101)
, (102)
где Al и At - соответственно боковая и лобовая подводные площади парусности плавучих объектов, м2;
vt и vl - поперечная и продольная составляющие скорости течения обеспеченностью 2 % га навигационный период, м/с.
4.4*. Максимальные значения поперечной Q, кН, и продольной N, кН, горизонтальных сил от воздействия волн на плавучие объекты следует определять по формулам:
Q = ????ghAl; (103)*
N = ??ghAt, (104)
где ?- коэффициент, принимаемый по рис. 32, на котором ds - осадка плавучего объекта, м;
?1 - коэффициент, принимаемый по табл. 21а*, в которой al - наибольший горизонтальный размер продольного силуэта подводной части плавучего объекта, м;
h - высота волн обеспеченностью 5 % в системе, м;
Al и At, - обозначения те же, что и в п. 4.3.


Рис. 32. График значений коэффициента ?
Таблица 21а*

0,5 и менее
1
2
3
4 и более
Коэффициент ?1
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

4.7*. Линейную нагрузку от навала пришвартованного судна на сооружение q, кН/м, под действием ветра, течения и волн, высота которых превышает допускаемые значения по табл. 216*, следует определять по формуле
, (105)
где Qtot - поперечная сила от суммарного воздействия ветра, течения и волн, кН, определяемая согласно пп. 4.2, 4.3, 4.4* и 4.6;
ld - длина участка контакта судна с сооружением, м, принимаемая в зависимости от соотношения длины причала L, м, и длины прямолинейной части борта судна (или обноса) l, м, соответственно: при L ? l ld =l;
при L 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 216*
Угол подхода фронта волн к диаметральной плоскости судна ?, град
Допускаемые высоты волн h5%, м, для судна с расчетным водоизмещением D , 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

4.8*. Кинетическую энергию навала судна Еq, кДж, при подходе его к портовому причальному сооружению следует определять по формуле
, (106)
где D - расчетное водоизмещение судна, т;
v - 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 v, м/с, с расчетным водоизмещением D, 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
-

4.9. Поперечную горизонтальную силу Fq, кН, от навала судна при подходе к сооружению необходимо определять для заданного значения энергии навала судна Eq, кДж, по графикам, полученным согласно схеме рис. 33, следуя по направлению штриховой линии со стрелками.


Рис. 33. Схема построения графиков зависимости деформаций отбойного устройства (и причального сооружения) ft
а - от энергии Etot; б - от нагрузки Fq

Суммарная энергия деформации Еtot, кДж, должна включать, энергию, деформации отбойных устройств Ee, кДж, и энергию деформации причального сооружения Еi, кДж; при Еe ? 10Ei величину Еi допускается не учитывать.
Энергию деформации, причального сооружения Ei, кДж, следует определять по формуле
, (107)
где ki - коэффициент жесткости причального сооружения в горизонтальном поперечном направлении, кН/м.
Продольная сила Fn, кН, от навала судна при подходе к сооружению должна определяться по формуле
Fn = ?Fq, (108)
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.
4.10. Допускаемое значение нормальной к поверхности сооружения составляющей скорости подхода судна vadm, м/с, необходимо определять по формуле
, (109)
где Еq - энергия навала, кДж, принимаемая по графикам, полученным согласно схеме рис. 33 для случая наименьшей допускаемой силы Fq, на причальное сооружение (или на борт судна) ;
? и D - обозначения те же, что и в п. 4.8*.
НАГРУЗКИ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ НАТЯЖЕНИЯ ШВАРТОВОВ
4.11. Нагрузки от натяжения швартовов должны определяться с учетом распределения на швартовные тумбы (или рымы) поперечной составляющей суммарной силы Qtot, кН, от действия на одно расчетное судно ветра и течения. Значения Qtot, кН, принимаются согласно пп. 4.2 и 4.3
Воспринимаемую одной тумбой (или рымом) силу S, кН, на уровне козырька (рис. 34), независимо от количества судов, швартовы которых заведены за тумбу, а также ее поперечную Sq, кН, продольную Sn, кН, и вертикальную Sv, кН, проекции следует определять по формулам:
; (110)
; (111)
Sn = Scos? cos?; (112)
Sv = Ssin?, (113)
где n - 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 lmax,м
50 и менее
150
250
300 и более
Наибольшее расстояние между тумбами ls, м
20
25
30
30
Число работающих тумб n
2
4
6
8

Значение силы от натяжения швартова S, кН, для судов речного флота должно приниматься по табл. 26.
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 Ntot, кН, от действия ветра и течения на пришвартованное судно, определенной согласно требованиям пп 4.2 и 4.3.
4.12. Для специализированных причалов морских портов, состоящих из технологической площадки и отдельно стоящих палов, значения суммарных сил Qtot, Ntot от действия ветра и течения, определенные согласно пп. 4.2 и 4.3, должны распределяться между группами швартовных канатов следующим образом.
а) на носовые, кормовые продольные и прижимные канаты - по 0,8 Qtot, кН;
б) на шпринги - по 0,6Qtot, кН.
Если каждая группа швартовов заводится на несколько палов, то распределение усилий между ними допускается принимать равномерным. Значения углов ? и ? (см. рис. 34) и число работающих тумб следует устанавливать по расположению швартовных палов.
Таблица 25
Суда
Положения тумб на причальном сооружении
Углы наклона швартова, град


?
?



судно в грузу
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 ? следует принимать равным 30 град.

Таблица 26
Расчетное водоизме-
Сила от натяжения швартова S, кН, для судов
щение судна в грузу D, тыс. т
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

5. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛЬДА НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ
5.1*. Нагрузки от льда на гидротехнические сооружения, принимаемые по предельным разрушающим усилиям для льда, должны определяться на основе исходных данных по ледовой обстановке в районе сооружения для периода времени с наибольшими ледовыми воздействиями.
Нормативные сопротивления льда сжатию Rc, МПа, изгибу Rf, МПа, и смятию Rb, МПа, должны определяться по опытным данным, а при их отсутствии допускается:
а) принимать Rc по табл. 27*
Таблица 27*
Соленость льда Si, %
Нормативное сопротивление льда сжатию Rc, МПа, при среднесуточной температуре воздуха ta, ?С

0
-3
-15
-30
Менее 1 (пресный лед)
0,45
0,75
1,2
1,5
1 - 2
0,4
0,65
1,05
1,35
3 - 6
0,3
0,5
0,85
1,05

ta, ?С - средняя температура воздуха трехдневного периода, предшествующего действию льда на сооружение при толщине льда 0,5 м и менее, или за шестидневный период при толщине льда более 0,5м;
Si - соленость льда, %, принимаемая равной 20 % солености воды для льда с возрастом до двух месяцев или 15 % солености воды - для льда с возрастом два месяца и более.
б) определять Rf по формулам:
дня пресноводного льда
Rf = 0,75Rc; (114)
для морского льда
Rf = 0,5Rc (115)
в) определять Rb, по формуле
Rb = kbRc (116)
где kb - коэффициент, принимаемый по табл. 28*.

Таблица 28*
Значение b/hd
1
3
10
20
30 и более
Коэффициент kb
2,5
2
1,5
1,2
1

b - ширина сооружения (опоры или секции сооружения) по фронту и на уровне действия льда, м;
hd - расчетная толщина льда, м, принимаемая равной: для речного льда 0,8 от максимальной за зимний период толщины льда обеспеченностью 1%, для морского - максимальной толщине льда 1% - ной обеспеченности.

Примечания. 1. Для водохранилищ и озер, а также участков рек южнее линии Архангельск - Киров - Уфа - Кустанай - Караганда - Усть-Каменегорск допускается принимать нормативные сопротивления льда сжатию в период ледохода Rc = 0,3 МПа, а дли начальной его стадии на реках этого района Rc = 0,45 МПа, нормативные сопротивления смятию льда - по формуле (116), но не выше Rb = 0,46 МПа в период ледохода и Rb = 0,75 МПа - в начальной стадии ледохода.
2. Настоящие требования распространяются не пресноводный и однолетний морской лед.
3. Денные таблиц 27* и 28* допускается принимать при скорости движения льда 0,5 м/с и более.

5.2*. Точку приложения равнодействующей ледовой нагрузки необходимо принимать ниже расчетного уровня воды на 0,Зhd, м.
Нагрузки на сооружения от движущегося торосистого ледяного поля, определенные согласно пп. 5.3*- 5.6*. необходимо увеличивать умножением их на коэффициент, принимаемый: для Балтийского, Японского, Черного, Азовского и Каспийского морей - 1,3;-Берингова Охотского, Белого и морей Арктического бассейна - 1,5.
Примечание. Для морей Арктического и Дальневосточного бассейнов нагрузки на сооружении уточняются по опытным данным.
НАГРУЗКИ ОТ ЛЕДЯНЫХ ПОЛЕЙ НА СООРУЖЕНИЯ
6.3*. Силу от воздействия движущихся ледяных полей на сооружения с вертикальной передней гранью необходимо определять:
от воздействия ледяного поля на отдельно стоящую опору с передней гранью треугольного очертания при прорезании ею льда Fb,p, МН, или при остановке ледяного поля опорой Fc,p, МН, по меньшему значению из определенных по формулам:
Fb,p = mRbbhd ; (117)*
; (118)*
от воздействия движущихся ледяных полей на отдельно стоящие опоры любого другого очертания при прорезании ими льда Fb,p, МН, по формуле (117)*;
от воздействия движущихся ледяных полей на протяженные сооружения (b/hd ? 50) при ударе отдельных льдин Fc,w, МН, или при разрушении льда Fb,w, МН,по наименьшему значению из определенных по формулам:
; (119)
Fb,w = 0,5Rcbhd. (120)
где m - коэффициент формы опоры в плане, определяемый по табл. 29*;
v - скорость движения ледяного поля, м/с, определяемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается принимать ее равной: для рек и приливных участков морей - скорости течения воды; для водохранилищ и морей - 3% от значения скорости ветра 1%-ной обеспеченности в период движения льда;
А - площадь ледяного поля, м2, определяемая по натурным наблюдениям в данном или смежных пунктах;
? - половина угла заострения передней грани опоры в плане, град;
Rb, Rc, b, hb - обозначения тоже, что в п. 5.1*.
Примечание. В морских условиях при подвижках ледяного поля со скоростью меньше 0,5 м/с нагрузки для отдельно стоящих опор и протяжных сооружений уточняются по опытным данным.
Таблица 29*

Коэффициент формы опоры в плане
Для опор с передней гранью в виде

треугольника с углом заострения в плане 2 ?, град
прямоугольника
многогранника или полуциркульного очертания

45
60
75
90
120


m
0,54
0,59
0,64
0,69
0,77
1
0,9

5.4*. Силу от воздействия ледяного поля на сооружения откосного профиля или на отдельно стоящую опору, имеющую в зоне действия льда наклонную поверхность, необходимо определять:
на сооружение откосного профиля:
а) горизонтальную составляющую силы Fh, МН, - как наименьшее из значений, полученных по формуле (120) и по формуле
; (121)*
б) вертикальную составляющую силы Fv,, МН,- по формуле
; (122)*
на отдельно стоящую опору с наклонной передней гранью;
а) горизонтальную составляющую силы Fh,p, МН, - как наименьшее из значений, полученных по формулам (117)*и(121);
б) вертикальную составляющую силы Fv,p, МН,- по формуле(122)*;
где k? - коэффициент, принимаемый по табл. 30*;
mt - коэффициент, принимаемый по табл. 31*;
Rf, hd, b - обозначения те же, что в п. 5.1*.
Таблица 30*
Вид преграды или сооружения
Опора прямоугольного сечения при значении b/hd
Конусообразная опора
Сооружение откосного профиля

5 и менее
более 5


Коэффициент k?
1


0,1b

Таблица 31*
Угол наклона режущей грани сооружения к горизонту ?, град
15
30
45
60
75
80
85
Коэффициент mt,
0,27
0,58
1
1,73
3,73
5,67
11,43

Примечание. Значение расчетного угла наклона режущей грани сооружения при ее обледенении допускается увеличивать с учетом опыта эксплуатации существующих в данном районе сооружений, но не более чем на 20 град.
5.5*. Силу от воздействия движущихся ледяных полей Fp, МН, на опору сооружения из ряда вертикальных опор, расположенных на расстоянии l, м, при значениях b/l от 0,1 до 0,9 необходимо принимать как наименьшее из значений, определенных п