СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Часть 3

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 v_b,max, м/с, перед берегоукрепительным сооружением необхо­димо определять по формуле (12), где коэффи­циент k_sl принимается:

а) для вертикальной или круглонаклонной стены по табл.3;

б) для подводного волнолома по табл.18.

Таблица 18

Максимальную донную скорость воды v_b,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 Р_x, кН/м, и верти­кальной Р_z, 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 h_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 h_с - превышение гребня волны над расчет­ным уровнем в створе волнозащит­ной стены, м;

h_br - высота разбивающихся (разрушающихся) волн, м;

a_n - расстояние от створа последнего обру­шения волн до линии уреза (приурезовая зона), м:

a_i - расстояние от створа последнего обру­шения волн до сооружения, м;

a_l - расстояние от линии уреза воды до сооружения, м;

a_r - расстояние от линии уреза воды до границы наката на берег разрушившихся волн (при отсутствии сооружения), м, определяемое по формуле:

a_r = h_{run 1%} ctgj; (80)

h_{run 1%} - высота наката волн на берег, м, опреде­ляемая по п.1.14*.

Примечания. 1. Если ордината верха сооружения z₁ ³ -0,3h, м, то величины волнового давления, определяемые по формулам (74), (76), (78), необходимо умножать на коэффициент k_zd, 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

3.4. Максимальные значения горизонтальной Р_х, кН/м, и верти­кальной Р_z,, 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 p_r, кПа, должно определяться по формуле

р_r = rg(Dz_r-0,75h_br) (81)

где Dz_r - понижение поверхности воды от рас­четного уровня перед вертикальной стеной при откате волны, м, принимае­мое равным в зависимости от расстояния а_l от линии уреза воды до соору­жения: при а_l ³ 3h_br Dz_r = 0 и при а_l, < 3h_br Dz_r = 0,25h_br.

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 Р_х,ехt, Р_х,int кН, и вертикальной Р_z, 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 р_ехt, кПа, и теневую р_int, кПа, грани буны и соответствующие возвышения гребня волны h_ехt м, и h_int, м, должны определяться по форму­лам:

, (82)

, (83)

где k_a - коэффициент, принимаемый по табл. 20, в зависимости от угла a под­хода фронта волны к буне.

Рис. 30. Эпюры волнового давления на буну

Таблица 20

НАГРУЗКИ ОТ СУДОВЫХ ВОЛН НА КРЕПЛЕНИЯ БЕРЕГОВ КАНАЛОВ

3.7* Высоту судовой волны h_sh, м, необходимо определять по формуле

, (84)*

где d_s и l_u - осадка и длина судна, м;

d - коэффициент полноты водоизмещения судна;

v_adm - допускаемая по эксплуатационным , требованиям скорость судна, м/с, определяемая по формуле

; (85)

k_a - отношение подводной площади попе­речного сечения судна к площади жи­вого сечения канала А, м²;

b - ширина канала, м, по урезу воды.

3.8. Высоту наката h_rsh, м, судовой волны на откос (рис. 31) следует определять по формуле

, (86)

где b_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 = -h_rsh, p₁=0 (87)

z =z₂ =0, p₂ = 1,34rgh_sh (88)

z =z₃ =1,5h_sh, p₃=0,5rgh_sh; (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 =Dz_f, p₁=0; (90)

z =z₂ =0,5h_sh, p₂ = -rg(0,5h_sh-Dz_f); (91)

z = z₃ = d_inf, p₃ = p₂ ; (92)

в) при ложбине волны у вертикальной стены (см. рис, 31.в) :

z =z₁ =Dz_f, p₁=0; (93)

z =z₂ =0,5h_sh, p₂ = -rg(0,5h_sh-Dz_f); (94)

z = z₃ =d_sh, p₃ =p₂; (95)

z =z₄ =d_sh+d_h, p₄=0, (96)

где d_inf - глубина низа крепления откоса, м;

d_h - глубина забивки шпунта, м;

Dz_f - понижение уровня воды, м, за крепле­нием берега канала вследствие филь­трации, принимаемое равным:

0,25h_sh - для крепления протяженностью по от­косу от расчетного уровня воды менее 4 м с водонепроницаемым упором;

0,2h_sh - то же, с протяженностью более 4 м с упором в виде каменной призмы;

0,1h_sh - 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 W_q, кН, и продольную W_n, 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 А_q и A_n - соответственно боковая и лобовая надводные площади парусности (силуэтов) плавучих объектов, м²;

v_q и v_n - соответственно поперечная и про­дольная составляющие скорости ветра обеспеченностью 2 % за нави­гационный период, м/с;

x- коэффициент, принимаемый по табл. 21, в которой a_h - 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

4.3. Поперечную Q_w, кН, и продольную N_w, кН, составляющие силы от воздействия течения на пла­вучий объект следует определять по формулам:

; (101)

, (102)

где A_l и A_t - соответственно боковая и лобовая подводные площади парусности плавучих объектов, м²;

v_t и v_l - 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 = cg₁rghA_l; (103)*

N = crghA_t, (104)

где c- коэффициент, принимаемый по рис. 32, на котором d_s - осадка плавучего объекта, м;

g₁ - коэффициент, принимаемый по табл. 21а*, в которой a_l - наибольший горизонтальный размер про­дольного силуэта подводной части плавучего объекта, м;

h - высота волн обеспеченностью 5 % в системе, м;

A_l и A_t, - обозначения те же, что и в п. 4.3.

Рис. 32. График значений коэффициента c

Таблица 21а*

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 Q_tot - поперечная сила от суммарного воздействия ветра, течения и волн, кН, определяемая согласно пп. 4.2, 4.3, 4.4* и 4.6;

l_d - 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 ³ l l_d =l;

при L<l l_d = 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*

НАГРУЗКИ ОТ НАВАЛА СУДНА ПРИ ПОДХОДЕ К СООРУЖЕНИЮ

4.8*. Кинетическую энергию навала судна Е_q, 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;

y - коэффициент, принимаемый по табл. 23, при этом для судов, швар­тующихся в балласте или порож­нем, табличные значения y 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

Таблица 23

4.9. Поперечную горизонтальную силу F_q, кН, от навала судна при подходе к сооружению необхо­димо определять для заданного значения энергии навала судна E_q, 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) f_t

а - от энергии E_tot; б - от нагрузки F_q

Суммарная энергия деформации Е_tot, кДж, долж­на включать, энергию, деформации отбойных устройств E_e, кДж, и энергию деформации причаль­ного сооружения Е_i, кДж; при Е_e ³ 10E_i величину Е_i допускается не учитывать.

Энергию деформации, причального сооружения E_i, кДж, следует определять по формуле

, (107)

где k_i - коэффициент жесткости причального со­оружения в горизонтальном поперечном направлении, кН/м.

Продольная сила F_n, кН, от навала судна при под­ходе к сооружению должна определяться по формуле

F_n = mF_q, (108)

где m - коэффициент трения, принимаемый в зависимости от материала лицевой поверх­ности отбойного устройства: при поверхности из бетона или резины m = 0,5; при деревянной поверхности m = 0,4.

4.10. Допускаемое значение нормальной к поверхности сооружения составляющей скорости под­хода судна v_adm, м/с, необходимо определять по формуле

, (109)

где Е_q - энергия навала, кДж, принимаемая по графикам, полученным согласно схеме рис. 33 для случая наименьшей допускае­мой силы F_q, на причальное сооружение (или на борт судна) ;

y 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 Q_tot, кН, от действия на одно рас­четное судно ветра и течения. Значения Q_tot, 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 S_q, кН, продольную S_n, кН, и вертикальную S_v, кН, проек­ции следует определять по формулам:

; (110)

; (111)

S_n = Scosa cosb; (112)

S_v = Ssinb, (113)

где n - число работающих тумб, принимаемое по табл. 24;

a, b - углы наклона швартова, град, принимаемые по табл. 25.

Рис. 34. Схема распределения усилия на тумбу от натяжения швартовов

Таблица 24

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 N_tot, 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 Q_tot, N_tot 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 Q_tot, кН;

б) на шпринги - по 0,6Q_tot, кН.

Если каждая группа швартовов заводится на несколько палов, то распределение усилий между ними допускается принимать равномерным. Значе­ния углов a и b (см. рис. 34) и число работающих тумб следует устанавливать по расположению швар­товных палов.

Таблица 25

Примечание. При расположении швартовных тумб на отдельно стоящих фундаментах значение угла b следует принимать равным 30 град.

Таблица 26

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 R_c, МПа, изгибу R_f, МПа, и смятию R_b, МПа, должны определяться по опытным данным, а при их отсут­ствии допускается:

а) принимать R_c по табл. 27*

Таблица 27*

t_a, °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;

S_i - 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 R_f по формулам:

дня пресноводного льда

R_f = 0,75R_c; (114)

для морского льда

R_f = 0,5R_c (115)

в) определять R_b, по формуле

R_b = k_bR_c (116)

где k_b - коэффициент, принимаемый по табл. 28*.