СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Часть 5

11. Расчетные скорости ветра при разгонах менее 100 км допускается определять по данным натурных наблюдений над максимальными ежегодными значениями скоростей ветра без учета их продолжи­тельности.

12*. Расчетные скорости ветра при разгонах более 100 км следует определять с учетом их простран­ственного распределения (см. рекоме­н­ду­­емое прил.4*).

Рис. 1. Графики для определения элементов ветровых волн в глубоководной и мелководной зонах

ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛН В ГЛУБОКОВОДНОЙ ЗОНЕ

13. Среднюю высоту , м, и средний период волн с, в глубоководной зоне необходимо определять по верхней огибающей кривой рис. 1. По значениям безразмерных величин gt/V_w и gL/, и верхней огибающей кривой необходимо определять значения / и и по меньшим их величинам принять среднюю высоту и средний период волн.

Среднюю длину волн , м, при известном значе­нии следует определять по формуле

. (151)

Примечание. При переменных скоростях ветра вдоль разгона волн допускается принимать по результатам последовательного определения высоты волны для участков с постоянными значениями скорости ветра.

14*. При сложной конфигурации береговой черты среднюю высоту волны, м, необходимо определять по формуле

(152)

где , м, (при n = 1; ±2; ±3; ±4) - средние высоты волн, которые должны приниматься согласно рис. 1, по расчет­ной скорости ветра и проек­циям лучей L_n, м, на направление главного луча, совпадающего с направле­нием ветра. Лучи проводят­ся из расчетной точки до пересечения с линией бере­га с интервалом ±22,5 град от главного луча.

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 , м, в секторе n необходимо определять по фор­муле

, (152a)*

где c_ni, v_nj - соответственно угловые размеры i- го препятствия и j-го промежутка между соседними препятствиями, отнесенные к углу 22,5 град (i=1,2,3...k_n; j=1,2,3,...,l_n) в пределах n-го сектора, назначаемого в интервале ±11,25 град от направле­ния луча.

Средние высоты волн , м, следует опреде­лять по рис. 1 по расчетной скорости ветра и разгону L, равному проекциям лучей L_ni и L_nj, м, на направ­ление ветра. Лучи L_ni и L_n равны соответственно расстоянию от расчетной точки до пересечения с 1-м препятствием или подветренным берегом в j -м промежутке.

Средний период волн определяется по безразмерной величине , которая принимается согласно рис. 1 при известной безразмерной величине . Среднюю длину волн следует определять по форму­ле (151).

Примечание. Конфигураций береговой черты принимается сложной, если величина L_max/L_min ³2, где L_max и L_min - наибольший и наименьший лучи, проведенные из расчетной точки в секторе ±45 гряд от направления ветра до пересечения с подветренным берегом.

15*. Высоту волны i %-ной обеспеченности в системе h_d,i, м, следует определять умножением сред­ней высоты волн на коэффициент k_i, принимаемый по графикам рис. 2 для безразмерной величины . При сложной конфигурации береговой черты значение, должно приниматься по величине , и верхней огибающей кривой рис. 1.

Рис. 2. Графики значений коэффициента k_i

Элементы волн с обеспеченностью по режиму 1; 2; 4% необходимо принимать по функциям распределения, определяемым по натурным дан­ным, а при их отсутствии или недостаточности - по результатам обработки синоптических карт (см. рекомендуемое прил. 4*).

16. Превышение вершины волны над расчетным уровнем h_с, м, следует определять по безразмерной величине h_с/h_i (рис.3) для данного значения , принимая .

Рис. 3. Графики для определения значений h_с/h_i в мелководной и h_c,sur/h_i в прибойной зонах

ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛН В МЕЛКОВОДНОЙ ЗОНЕ

17. Высоту волн (i%-ной обеспеченности h_i, м, в мелководной зоне с уклонами дна 0,002 и более сле­дует определять по формуле

, (153)

где k_t - коэффициент трансформации;

k_r - коэффициент рефракции;

k_l - обобщенный коэффициент потерь.

Коэффициенты k_t, k_r и k_l следует определять по п.18.

Длину волн, перемещающихся из глубоководной в мелководную зону, необходимо определять по рис. 4 при заданных безразмерных величинах и , при этом период волн принимается рав­ным периоду волн в глубоководной зоне.

Превышение вершины волны над расчетным уровнем h_с, м, следует определять по рис. 3 для данных безразмерных величин и.

18. Коэффициент трансформации необходимо принимать по графику 1 рис.5. Коэффициент реф­ракции должен определяться по формуле

, (154)

где a_d - расстояние между смежными вол­новыми лучами в глубоководной зоне, м;

а - расстояние между теми же лучами по линии, проходящей через задан­ную точку мелководной зоны, м.

Рис. 4. Графики для определения значений в мелководной и в прибойной зонах

Рис. 5. Графики для определения 1 - коэффициента k_t; 2,3 и4- величины

Лучи волн на плане рефракции в глубоководной зоне необходимо принимать по заданному направ­лению распространения волн, а в мелководной зоне их следует продолжать в соответствии со схемой и графиками рис. 6.

Обобщенный коэффициент потерь k_l должен определяться по заданным значениям величины и уклону дна i (табл. 5); при уклонах дна 0,03 и более следует принимать значение обобщенного коэффициента потерь равным единице.

Примечание. Значение коэффициента k_r, допускается принимать по результатам определения коэффициентов рефракции для волновых лучей, проводимых из расчетной точки в направлениях через 22,5 град от главного луча.

Рис. 6. Схема (а) и графики (б) для построения плана рефракции

Таблица 5

19. Среднюю высоту и средний период волн в мелководной зоне с уклонами дна 0,001 и менее необходимо определять по графикам рис.1. По безразмерным величинам ,и принимаются значения и и по ним определяют­ся и .

Высоту волны i % - ной обеспеченности в системе следует определять умножением средней высоты волн на коэффициент k_i, принимаемый по графикам рис. 2. По безразмерным величинам и определяются значения коэффициента k_i, из кото­рых принимается наименьший.

Среднюю длину волн при известном значении среднего периода следует определять в соответствии с п.13.

Превышение вершины волны над расчетным уровнем должно определяться по рис.3.

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 пп.17 и 18, при этом принимается значение ис­ходной средней высоты .

ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛН В ПРИБОЙНОЙ ЗОНЕ

20. Высоту волн в прибойной зоне h_sur1%, м, необходимо определять для заданных уклонов дна i по графикам 2, 3 и 4 рис. 5; при этом по безраз­мерной величине принимается значение и соответственно определяется h_sur1%.

Длину волны в прибойной зоне , м, следует определять по верхней огибающей кривой рис.4, превышение вершины волны над расчетным уровнем h_c,sur, - по верхней огибающей кривой рис.3.

21. Критическая глубина d_cr, м, при первом обру­шении волн должна определяться для заданных уклонов дна i по графикам 2, 3 и 4 рис.5 методом последовательных приближений. По ряду задаваемых значений глубин d в соответствии с пп.17 и18 определяются величины и по графикам 2, 3 и 4 рис.5 - соответствующие им значения , из которых принимается d_cr, численно совпадающее с одной из задаваемых глубин d.

22. Критическую глубину, соответствующую по­следнему обрушению волн d_cr,u при постоянном уклоне дна, следует определять по формуле

(155)

где k_u - коэффициент, принимаемый по табл.6;

n - число обрушений (включая первое), принимаемое из ряда n=2,3и4 при выполнении неравенств

и

При определении глубины последнего обрушения d_cr,u, и коэффициент k_u или произведение коэффи­циентов не должны приниматься менее 0,35.

При уклонах дна более 0,05 следует принимать значение критической глубины d_cr = d_cr,u.

Примечание. При переменных уклонах дна допускается принимать d_cr,u по результатам последовательного определения критических глубин для участков дна с постоянными уклонами.

ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛН НА ОГРАЖДЕННОЙ АКВАТОРИИ

23. Высоту дифрагированной волны h_dif, м, на огражденной акватории необходимо определять по формуле

h_dif = k_difh_i, (156)

где k_dif - коэффициент дифракции воли, определяемый согласно пп.24, 25 и 26;

h_i - высота исходной волны i %-ной обеспеченности.

В качестве расчетной длины принимается исход­ная длина на входе в акваторию.

24. Коэффициент дифракции волн k_dif, для акватории, огражденной одиночным молом (при заданном значении угла b, град, относительном расстоянии от головы мола до точки в расчетном створе и значении угла j, град), следует прини­мать в соответствии со схемой и графиками рис.7 согласно штриховой линии со стрелками.

Таблица 6

Рис.7. Графики для определения значений коэффициента k_dif,s

25. Коэффициент дифракции волн k_dif,c на акватории, огражденной сходящимися молами, необ­ходимо определять по формуле

k_dif,c = k_dif,sy_c, (157)

где y_c - коэффициент, принимаемый по рис.8 для данных значений d_c и k_dif,cp.

Рис.8. Графики значений коэффициента y_с

Величина d_c определяется по формуле

где l₁ и l₂ - расстояния от границ волновой тени (ГВТ) до границ дифракции волн (ГДВ), принимаемые в соот­ветствии со схемой и графиками рис.9 согласно штриховой линии со стрелками;

b - ширина входа в порт, м, принимаемая равной проекции расстояния между головами молов на фронт исходной волны.

Значение коэффициента k_dif,cp определяется так же, как и k_dif , согласно п.24 для точки пересечения главного луча с фронтом волн в расчетном своре.

Положение главного луча на схеме рис.9, а необходимо принимать по точкам, расположенным от границы волновой тени (ГВТ) мола с меньшим углом j_i, град, на расстояниях х, м, определяемых по формуле

, (159)

где l_a1 и l_a2 - величины, принимаемые в соответ­ствии со схемой и графиками рис.9.

Рис. 9. Схема (а) и графики (б) для определения величин i и l_a

26. Коэффициент дифракции волн k_dif,b для акватории, огражденной волноломом, должен опреде­ляться по формуле

, (160)

где k_dif,s1 и k_dif,s2 - коэффициенты дифракции волн, определяемые для головных участ­ков волнолома согласно п.24.

27. Высоту дифрагированной волны с учетом от­ражения ее от сооружений и преград h_dif,r, м, в дан­ной точке огражденной акватории необходимо определять по формуле

h_dif,r = (k_dif +k_ref)h_i, (161)

где ; (162)

k_dif,s - коэффициент дифракции в створе отражающей поверхности, опреде­ляемый согласно пп.24, 25 и 26;

k_r и k_p - коэффициенты, определяемые со­гласно п.1.14*;

q_r - угол между фронтом волны и отра­жающей поверхностью, град;

- относительное расстояние от отра­жающей поверхности до расчет­ной точки по лучу отраженной волны, при этом направление луча отражен­ной волны должно приниматься из условия равенства углов подхода и отражения волн;

k_ref,i - коэффициент отражения, принимаемый по табл.7; при угле наклона отражающей поверхности к горизонту более 45 град следует прини­мать коэффициент отражения k_ref,i =1.

Примечание. Высоту волны на огражденной акватории с меняющимися глубинами допускается уточнять согласно пп.17 и 18 при надлежащем обосновании.

Таблица 7

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ТЕРМИНОЛОГИЯ И ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ТЕРМИНОЛОГИЯ

Гравитационные ветровые волны - вызванные ветром волны, в формировании которых основную роль играет сила тяжести.

Элементы волны (основные) - высота, длина и период волны.

Нерегулярные волны - волны, элементы кото­рых изменяются случайным образом.

Регулярные волны - волны, высота и период которых остаются неизменными в данной точке пространства, занятого жидкостью.

Поступательные (бегущие) волны - волны, види­мая форма которых перемещается в пространстве.

Стоячие волны - волны, видимая форма кото­рых в пространстве не перемещается.

Система волн - ряд последовательных волн, имеющих одно происхождение.

Профиль волны (главный) - линия пересечения взволнованной поверхности с вертикальной плос­костью в направлении луча волны (рис.1).

Профиль и элементы волны

Средняя волновая линия - линия, пересекающая запись волновых колебаний так, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы. Для регулярной волны - горизонтальная линия, проведен­ная на уровне полусуммы отметок ее вершины и подошвы.

Гребень волны - часть волны, расположенная выше средней волновой линии.

Вершина волны - наивысшая точка гребня волны.

Ложбина волны - часть волны, расположенная ниже средней волновой линии.

Подошва волны - наинизшая точка ложбины волны.

Высота волны - превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле.

Длина волны - горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом про­филе.

Период волны - интервал времени между про­хождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль.

Фронт волны - линия на плане взволнованной поверхности, проходящая по вершинам гребня дан­ной волны.

Луч волны - линия, перпендикулярная фронту волны в данной точке.

Скорость волны - скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения.

Расчетный шторм - шторм, наблюдающийся один раз в течение заданного ряда лет (25, 50 и 100) с такой скоростью, направлением, разгоном и про­должительностью действия ветра, при которых в расчетной точке формируются волны с максималь­ными за этот ряд элементами.

Расчетная скорость ветра (при определении эле­ментов волн) - скорость ветра на высоте 10 м над уровнем воды.

Расчетный уровень воды - уровень, назначаемый с учетом сезонных и годовых колебаний, ветро­вого нагона воды, приливов и отливов.

Разгон волн — протяженность охваченной ветром акватории, измеренная по направлению ветра до рас­четной точки.

Волновое давление - доля (составляющая) гид­родинамического давления, обусловленная волне­нием на свободной поверхности жидкости. Волно­вое давление определяется как разность значений гидродинамического давления в данной точке про­странства, занятого жидкостью, при наличий волн и при их отсутствии.

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

V_w - скорость ветра;

h_c - превышение вершины волны над рас­четным уровнем;

h_t - понижение подошвы волны от расчетного уровня;

h — высота волны;

l - длина волны;

k - волновое число;

Т - период волны;

w - круговая частота волны;

с - скорость волны;

h/l - крутизна волны;

l/h - пологость волны;

h_i, l_i, T_i - соответственно высота, длина и пери­од волн i % - ной обес­пе­­чен­ности в сис­теме;

- соответственно средние высота, длина и период волн;

d - глубина воды при расчетном уровне;

d_cr - критическая глубина воды, при кото­рой происходит первое обрушение волн;

d_cr,u - глубина воды, при которой происхо­дит последнее обрушение волн;

Q - сила от воздействия волн на соору­жение, преграду;

P - линейная нагрузка (линейная распределенная нагрузка на единицу длины сооружения, преграды);

р - волновое давление;

r - плотность воды;

g - ускорение свободного падения;

j - угол наклона откоса (или дна) к горизонту;

i - уклон дна.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

ФОРМУЛЫ И ТАБЛИЦЫ ГЛАВЫ СНиП 2.06.04-82* В СИСТЕМЕ ИЗМЕРЕНИЙ МКГСС

В настоящем приложении приведены формулы и таблицы, написание которых изменилось в связи с переводом в новую систему физических единиц. Они представлены за теми же номерами (в новых буквенных обозначениях) со ссылкой на соответ­ствующие пункты настоящих норм. Формулы и таблицы, которые содержат только замену объемного веса воды g на произведение rg не приводятся.

К п.4.2.

W_q = 7,5×10^-5A_qv_q²x; (97)

W_n = 5,0×10^-5A_nv_n²x; (98)

W_q = 8,1×10^-5A_qv_q²; (99)

W_n = 8,1×10^-5A_nv_n²; (100)

W_q и W_n, тс.

К п.4.3

Q_w = 0,06A_lv_t²; (101)

N_w = 0,06A_lv_l²; (102)

Q_w и N_w, тс.

К п.5.1

Таблица 27

К п.5.3

, тс; (118)*

, тс. (119)

К п.5.5

, (124)*

К п.5.6

p_m = 5×10^-4v²_max; (126)

, (127)

p_i = 0,92h_di; (128)

p_m,a = 2×10^-6v²_w,max; (129)

p_m, p_v, p_i и p_m,a, тс/м.

К п.5.7

p_t = 5+11×10^-5 v_t,ah_ij, тс/м²; (131)

при t_i ³-20°C

h_i =(3,3 - 0,28t_i+0,83)×10⁴; (132)

при t_i <-20°C

h_i =(3,3-1,85t_i)×10⁴

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

; (136)

a - коэффициент теплоотдачи от воздуха и поверхности снежного покрова, ккал/(ч×м²), принимаемый равным - при наличии снега, или - при отсутствии снега.

К п.5.8

q = p_th_maxk_l, тс/м, (137)

где pt =10тс/м²

К п.5.9

F_b,j =mR_b,jh_j, тс, (138)

где R_b,j =12тс/м².

К п. 5.12

, тс; (141)

. (142)

К п. 5.13

, тс×м; (143)

; (145)

; (146)

R_t и R_c, тс/м²

Таблица 33

ПРИЛОЖЕНИЕ 4*

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) для заданной географической широты j, используя расстоя­ние между изобарами a, m.mile, и радиус кривизны изобар R, m.mile. Направление ветра необхо­димо отклонять на угол 15 град от изобары в сторону низкого давления.

Графики для определения расчетной скорости ветра V_w, м/с, по данным синоптических карт при циклонических изобарах, проведенных через 0,5 кПа

а - j ³50°С с.ш.; б - j =35-49°с.ш.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Нагрузки и воздействия волн на гидротехнические сооружения вертикального и откосного профилей.

Нагрузки от стоячих волн на сооружения вертикального профиля.

Нагрузки и воздействия волн на сооружения вертикального профиля и их элементы (особые случаи).

Нагрузки от разбивающихся и прибойных волн на сооружения вертикального профиля.

Нагрузки и воздействия волн на сооружения откосного профиля.

2. Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения.

Нагрузки от волн на вертикальную обтекаемую преграду.

Нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду.

Нагрузки от разбивающихся волн на вертикальную обтекаемую преграду.

Нагрузки от волн на сквозное сооружение из обтекаемых элементов.

Нагрузки от волн на вертикальные цилиндры больших диаметров (особые случаи) *.

3. Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения и судовых волн на крепления берегов каналов.

Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения.

Нагрузки от судовых волн на крепления берегов каналов.

4. Нагрузки от судов (плавучих объектов) на гидротехнические сооружения.

Нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты.

Нагрузки от навала пришвартованного судна на сооружение.

Нагрузки от навала судна при подходе к сооружению.

Нагрузки на сооружения от натяжения швартовов.

5. Нагрузки и воздействия льда на гидротехнические сооружения.

Нагрузки от ледяных полей на сооружения.

Нагрузки и воздействия на сооружения от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении.

Нагрузки на сооружения от зажорных масс льда.

Нагрузки от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды.

Нагрузки на сооружения от заторных масс льда * .

Приложение 1. Обязательное. Элементы волн на открытых и огражденных акваториях.

Расчетные уровни воды.

Расчетные характеристики ветра.

Элементы волн в глубоководной зоне.

Элементы воле в мелководной зона.

Элементы волн в прибойной зоне.

Элементы волн на огражденной акватории.

Приложение 2. Справочное. Терминология и основные буквенные обозначения.

Терминология.

Основные буквенные обозначения.

Приложение З. Справочное. Формулы и таблицы главы СНиП 2.06.04-82* в системе измерений МКГСС.

Приложение 4*. Рекомендуемое. Определение пространственных характеристик ветра по данным синоптических карт.

МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПОСТАНОВЛЕНИЕ

13.07.95 № 18-66

Москва

О введении в действие изменения к СНиП 2.06.04-82*

Министерство строительства Российской Федерации ПОСТАНОВЛЯЕТ:

Ввести и действие с 1 июля 1996 года на территории Российской Федерации представленное Главтехнормированием Минстроя России изменение № 2 СНиП 2.06.04-82* "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)", разработанное ВНИИГом им. Веденеева и принятое Межгосударствен­ной научно-технической комиссией по стандартизации и техни­ческому норми­рованию.

Министр Е.В. Басин

ИЗМЕНЕНИЕ № 2

СНиП 2.06.04-82* "Нагрузки и воздействия на гидротехни­ческие сооружения (волновые, ледовые и от судов)"

I. Раздел 5 СНиП 2.06.04-82^х изложить в следующей редакции:

"5. ЛЕДОВЫЕ НАГРУЗКИ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

5.1. Нагрузки от льда на гидротехнические сооружения должны определяться на основе статистических данных о физико-механических свойствах льда, гидрометеорологических и ледовых условиях в районе сооружения для периода времени с наибольшими ледовыми воздействиями.

5.2. Прочностные характеристики льда при сжатии R_c и изгибе R_f, МПа, основные прочностные характеристики, определяющие значение ледовой нагрузки, следует определять по формулам:

; (114)

R_f = 0,4(C_b + D_b); (115)

где N - количество слоев одинаковой толщины, на которое разбивается (по толщине) рассматриваемое ледяное поле, при этом N³3;

C_i - среднее (арифметическое) значение максимального предела прочности льда при одноосном сжатии, МПа, в i-ом слое при температуре t_i, определяемое по опытным данным (методика испытаний льда на одноосное сжатие дана в Приложении 4);

D_i - доверительная граница случайной погрешности определений С_i, МПа, определяемая методами мате­матической статистики при заданных значениях до­верительной вероятности a и количестве параллельных измерений (числе испытанных образцов) n;

C_b и D_b - среднее (арифметическое) значение максимального предела прочности льда при одноосном сжатии, МПа, в нижнем слое рассматриваемого ледяного поля при температуре t_b и доверительная граница случайной погрешности определений C_b, МПа, определяемые так же, как С_i и D_i

При отсутствии опытных данных допускается принимать значения (С_i + D_i) по табл.27 и 28.

5.3. Расчетная толщина ровного льда h_d, м, принимается равной:

- 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 1,5h_d.

Таблица 27