СП 38.13330.2012. Свод правил. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*

(утв. Приказом Минрегиона России от 29.12.2011 № 635/12)

(ред. от 16.08.2018)

регионального развития

СНиП 2.06.04-82*

Loads and impacts on Hydraulic structures (from wave, ice and ships)

СП 38.13330.2012

ОКС 93.160

Дата введения 1 января 2013 года

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила разработки — постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. № 858 «О порядке разработки и утверждения сводов правил».

Сведения о своде правил

1. ИСПОЛНИТЕЛЬ — ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева»

2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3. ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

4. УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 29 декабря 2011 г. № 635/12 и введен в действие с 1 января 2013 г.

5. ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 38.13330.2010 «СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)»

Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет

Введение

Настоящий свод правил является актуализированной редакцией СНиП 2.06.04-82*. Основанием для разработки нормативного документа является Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

Актуализация выполнена Открытым Акционерным Обществом «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева» (канд. техн. наук А.П. Пак — руководитель темы, д-ра техн. наук Е.Н. Беллендир, В.Б. Глаговский, вед. научн. сотр. А.Б. Векслер, гл. науч. сотр., д-р физ.-мат. наук, профессор В.И. Климович, зав. лаб., канд. техн. наук Н.С. Бакановичус, вед. науч. сотр., канд. техн. наук И.Н. Шаталина); д-р техн. наук, профессор М.А. Колосов (СПГУВК), д-р техн. наук, профессор П.А. Гарибин (СПГУВК), вед. науч. сотр., канд. техн. наук П.М. Кожевников (филиал ОАО «26 ЦНИИ») с учетом замечаний и предложений специалистов ФГУП ГНЦ РФ «ЦНИИ им. академика Крылова», ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова», Института водных проблем РАН, ОАО «ДНИИМФ», ЗАО «ГТ Морстрой», филиала ОАО ЦНИИС «НИЦ „Морские берега“, ГУ „Государственный гидрологический институт“, Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, Сочинского государственного университета туризма и курортного дела, Российского государственного гидрометеорологического университета.»

1. Область применения

Настоящие нормы распространяются на проектирование вновь строящихся, реконструкцию и ремонт существующих речных и морских гидротехнических сооружений.

2. Нормативные ссылки

Раздел 2 утратил силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

3. Термины и определения

Раздел 3 утратил силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

4. Общие положения

4.1. В своде правил установлены нормативные значения нагрузок и воздействий от ветровых волн, льда и судов на гидротехнические сооружения.

Расчетная нагрузка должна определяться как произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузкам \gamma_{f} , учитывающий возможное отклонение нагрузки в неблагоприятную сторону от ее нормативного значения.

Значение коэффициента \gamma_{f} для нагрузок волновых, ледовых и от судов должно приниматься согласно требованиям, приведенным в СП 58.13330, для ветровых нагрузок — согласно требованиям СП 20.13330.

4.2. Расчетные элементы волн и ледовых условий на открытых и огражденных акваториях следует принимать на основе результатов инженерно-гидрометеорологических изысканий, многолетних натурных наблюдений и лабораторных исследований. Правила выполнения указанных изысканий приведены в [1], [2].

4.3. Нагрузки и воздействия волн и льда на сооружения I класса, а также на сооружения других классов при расчетной высоте волн более 5 м, полученные расчетными методами, необходимо уточнять на основе натурных и лабораторных исследований.

5. Нагрузки и воздействия волн на гидротехнические сооружения

5.1. Определение волновых нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения должно производиться для условий расчетного шторма при расчетных уровнях воды в акватории.

5.2 В качестве расчетного шторма следует принимать шторм повторяемостью для сооружений класса:

I — 1 раз в 100 лет;

II — 1 раз в 50 лет;

5.3. Параметры волнения при расчетном шторме: значения высоты, длины и периода волн различной обеспеченности в системе, а также спектральная плотность волнения — должны приниматься по результатам статистической обработки результатов инженерно-гидрометеорологических наблюдений.

При недостаточности данных инженерно-гидрометеорологических изысканий определение параметров волнения расчетного шторма можно производить на основании расчетных методов (приложение А) с последующей их верификацией (проверкой) по имеющимся данным наблюдений в конкретном месте изысканий. При отсутствии таких данных допустима верификация для акваторий со схожими условиями волнообразования.

Рекомендуется согласно [2] показывать соответствие используемых расчетных методов методам (моделям), принятым для таких же целей в международной практике.

5.4. При определении расчетных значений элементов волн на открытых и огражденных акваториях необходимо учитывать следующие волнообразующие факторы: скорость ветра (ее значение и направление), продолжительность непрерывного действия ветра над водной поверхностью, размеры и конфигурацию охваченной ветром акватории, рельеф дна и глубину воды.

5.5. Расчетные уровни воды и характеристики ветра необходимо определять по результатам статистической обработки данных многолетних рядов наблюдений.

5.6. Расчеты элементов волн должны производиться с учетом деления акватории на следующие зоны по глубине (буквенные обозначения - приложения А и С):

глубоководная — с глубиной d>0,5\overline{\lambda_{d}} , где дно не влияет на основные характеристики волн;

мелководная — с глубиной 0,5\overline{\lambda_{d}} \geq d>d_{cr} , где дно оказывает влияние на развитие волн и на основные их характеристики;

прибойная — с глубиной от d_{cr} до d_{cu,r} , в пределах которой начинается и завершается разрушение волн;

приурезовая — с глубиной менее d_{cu,r} , в пределах которой поток от разрушенных волн периодически накатывается на берег.

Характеристики волнения, соответствующие расчетным обеспеченностям скорости ветра и уровня воды в акватории, должны определяться с учетом трансформации волн — изменения их параметров под воздействием течений и с выходом на мелководье, рефракции при сложном рельефе и негоризонтальном дне, дифракции на оградительных сооружениях, обрушения.

Определение параметров волнения должно производиться расчетно-теоретическими методами на основе современных программно-вычислительных комплексов или с использованием номограмм (приложение А) и имеющихся апробированных методов.

5.7 Расчетную обеспеченность высот волн в системе необходимо принимать:

при определении защищенности портовых акваторий ................... 5%;

при определении наката волн ....................................... 1%;

при определении устойчивости и прочности гидротехнических сооружений и их элементов — по таблице 1.

Таблица 1

Гидротехнические сооружения	Расчетная обеспеченность высот волн в системе, %, не более
Сооружения вертикального профиля, оградительные сооружения откосного профиля	1
Сквозные сооружения и обтекаемые преграды класса:
I	1
II	3
III, IV	5
Берегоукрепительные сооружения класса:
I, II	1
III, IV	5
Примечания 1. При определении нагрузок на сооружения необходимо принимать высоту волны заданной обеспеченности в системе h_{i} и длину волны в диапазоне (1 - 1,4)\overline{\lambda} , при которой оказывается максимальное воздействие на сооружение; для сквозных конструкций следует определять максимальное воздействие волн при длине расчетной волны в пределах (0,8 - 1,4)\overline{\lambda} . 2. При назначении высотных отметок сквозных сооружений, возводимых на открытых акваториях, расчетную обеспеченность высот волн в системе допускается принимать 0,1% при надлежащем обосновании.

Для сооружений I класса и для всех сооружений с периодом собственных колебаний более 2 с необходимо учитывать спектральные характеристики волнения (частотный спектр).

5.8. Максимальный расчетный уровень воды необходимо принимать согласно требованиям сводов правил на проектируемые сооружения (объекты).

5.9. При определении нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения обеспеченности расчетных уровней должны быть не более: для сооружений I класса — 1%, II и III классов — 5%, IV класса — 10% по наивысшим годовым уровням, определенных с учетом приливно-отливных явлений, сезонных колебаний, ветрового и волнового нагонов.

1. В безливных морях для подпорных гравитационных волнозащитных стен II класса и для искусственных пляжей без сооружений обеспеченность расчетных уровней следует принимать равной 1%.

2. В отдельных случаях при достаточном обосновании допускается при определении волнового воздействия выбирать расчетный уровень воды, исходя из условия максимального воздействия волн на элементы гидротехнических сооружений (например, при рассмотрении размывов основания вблизи сооружения и мероприятий по защите от размыва).

5.10. Высоты ветрового и волнового нагонов следует принимать по данным натурных наблюдений. Для сооружений III и IV классов высоты ветрового и волнового нагонов допускается определять расчетом (приложение Б).

5.11. При динамических расчетах и оценке усталостной прочности элементов конструкций гидротехнических сооружений следует учитывать спектральную плотность ветрового волнения, характеризующую его нерегулярность.

5.12. Воздействие шторма, в том числе в сочетании с течением, на дно акватории у основания гидротехнического сооружения должно оцениваться сравнением значений максимальной придонной скорости и неразмывающей (допускаемой) придонной скорости или соответствующих касательных напряжений, характеризующих грунт, слагающий дно, или материал, используемый для защиты дна от размыва и подмыва основания сооружения (приложение В).

Особенности расчета воздействия волн

5.13. Расчет сооружений на воздействие стоячих волн со стороны открытой акватории (рисунок 2) должен производиться при глубине до дна d_{b}>1,5h и глубине над бермой d_{br}>1,25h ; при этом в формулах для свободной волновой поверхности и волнового давления вместо глубины до дна d_{b} , м, необходимо применять условную расчетную глубину d, м, определяемую по формуле

d = d_{f} + k_{br}(d_{b} - d_{f}) , (1)

стену со стороны открытой акватории

Рисунок 3. Графики значений коэффициента k_{br}

5.14. Горизонтальную волновую нагрузку P_{x} на вертикальную стену под воздействием стоячей волны следует принимать по эпюрам волнового давления p по глубине при различном положении гребня и подошвы волны у стены.

Построение эпюр волнового давления p должно производиться по результатам экспериментальных исследований и/или гидродинамических расчетов. Допускается применение способа, приведенного в приложении Г.

5.15. В расчетах устойчивости сооружения и прочности грунтов основания следует учитывать уменьшение волновой нагрузки на секцию вертикальной стены при подходе фронта волны под углом \alpha , град. Коэффициент k_{cs} снижения нагрузки при этом принимается по таблице 2.

Таблица 2

\alpha , град	< 45	60	75
k_{cs}	1	0,9	0,7

5.17. Взвешивающее волновое давление в горизонтальных швах массивной кладки и по подошве сооружения допускается принимать равным соответствующим значениям горизонтального волнового давления в крайних точках (рисунки 2 и 4) при линейном изменении его в пределах ширины сооружения.

5.18. Максимальную придонную скорость V_{b,max} , м/с, от действия стоячих волн на расстоянии 0,25\overline{\lambda} от передней грани стены следует определять по формуле

5.19. Расчет сооружений на воздействие разбивающихся волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине над бермой d_{br}<1,25h и глубине до дна d_{b} \geq 1,5h (рисунок 5). Горизонтальную нагрузку P_{xc} , кН/м, от разбивающихся волн следует определять по эпюре бокового волнового давления, при построении которой значения p, кПа, для ординат z, м, следует принимать по формулам:

z_{1} = - h p_{1} = 0 , (5)

z_{2} = 0 p_{2} = 1,5\rho gh , (6)

z_{3} = d_{f} p_{3} = \frac{\rho gh}{chkd_{f}} . (7)

Рисунок 5. Эпюры давления разбивающихся волн на вертикальную стену

Вертикальную нагрузку P_{zc} , кН/м, от разбивающихся волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления и определять по формуле

P_{zc} = \mu \frac{p_{3}a}{2} , (8)

где \mu — коэффициент, принимаемый равным \mu = 0,55 + 0,05 \frac{a}{d_{b} - d_{f}} ; при \frac{a}{d_{b} - d_{f}} \leq 3 следует принимать \mu = 0,7 ; при \frac{a}{d_{b} - d_{f}} \geq 9 \mu = 1,0 .

Максимальную придонную скорость воды V_{f,max} , м/с, над поверхностью бермы перед вертикальной стеной при разбивающихся волнах следует определять по формуле

V_{f,max} = \sqrt{\frac{qh}{chkd_{f}}} . (9)

5.20. Расчет сооружений на воздействие прибойных волн должен производиться при глубине d_{b} \leq d_{cr} на примыкающем к стене участке дна протяженностью не менее 0,5\overline{\lambda} (рисунок 6). Возвышение вершины максимальной прибойной волны \eta_{c,sur} , м, над расчетным уровнем следует определять по формуле

\eta_{c,sur} = 0,5d_{f} + h_{sur} , (10)

где h_{sur} — высота прибойной волны, м;

d_{cr} — критическая глубина, м.

а — с верхом постели на уровне дна; б — с возвышающейся над дном постелью

Рисунок 6. Эпюры давления прибойных волн на вертикальную стену

Горизонтальную нагрузку P_{xc} , кН/м, от прибойных волн необходимо принимать по эпюре бокового волнового давления, при этом значение p, кПа, для ординат z, м, допускается определять по формулам:

z_{1} = - h_{sur} p_{1} = 0 ; (11)

z_{2} = - \frac{1}{3} h_{sur} p_{2} = 1,5\rho gh_{sur} ; (12)

z_{3} = d_{f} p_{3} = \frac{\rho gh_{sur}}{ch \frac{2\pi}{\overline{\lambda_{sur}}} d_{f}} , (13)

где \overline{\lambda_{sur}} — средняя длина прибойной волны, м.

Вертикальную нагрузку P_{zc} , кН/м, от прибойных волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления (с высотой p_{3} ) и определять по формуле

P_{zc} = 0,7(\frac{p_{3}a}{2}) . (14)

Максимальная придонная скорость прибойной волны V_{b,max} , м/с, у основания вертикальной стены со стороны открытой акватории должна определяться по формуле

V_{b,max} = \sqrt{\frac{gh_{sur}}{ch \frac{2\pi}{\overline{\lambda_{sur}}} d_{f}}} . (15)

5.21. Нагрузки от воздействия разбивающихся и прибойных волн на сооружения I и II классов следует уточнять на основе лабораторных исследований или гидродинамических расчетов.

Нагрузки и воздействия волн на сооружения откосного профиля

5.22 При определении высоты наката волн на откос h_{run} (рисунок 7) должны учитываться следующие факторы:

высота и длина расчетных волн;

шероховатость поверхности откоса;

фильтрационные свойства материала, образующего откос;

направление и скорость ветра;

глубина воды в акватории перед сооружением;

угол подхода фронта волны к линии уреза воды на откосе.

Рисунок 7. Схема к определению высоты h_{run} наката волн на откос

Расчет высоты наката на откос может производиться методами, приведенными в приложении Д.

Деформируемость за время расчетного шторма пляжных откосов следует оценивать по данным натурных наблюдений (в том числе на аналогах) и гидравлического моделирования в сочетании с апробированными расчетными методами.

5.23. Волновое давление на защитное плитное крепление откоса должно определяться на основании результатов физического и/или математического моделирования.

Для крепления из бетонных и железобетонных плит при предварительных расчетах допускается определять волновое давление расчетом по зависимостям приложения Д.

5.24. При креплении откоса рваным камнем, обыкновенными и фасонными бетонными или железобетонными блоками расчетную массу отдельного элемента можно определять по зависимостям приложения В.

Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения

5.25. Нагрузки от волн на обтекаемые преграды должны определяться для сооружений I и II классов на основе экспериментальных исследований и/или решения гидродинамической задачи обтекания преграды волновым потоком.

Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения должны определяться как сумма скоростного и инерционного компонентов, обусловленных соответственно локальными значениями скорости и ускорения волнового движения жидкости.

Динамический эффект от воздействия нерегулярных волн следует учитывать только в тех случаях, когда период собственных колебаний сооружения соизмерим со средним периодом набегающих волн.

5.26. Максимальную силу воздействия волн на вертикальную обтекаемую преграду (рисунок 8, а) следует определять из ряда значений, получаемых при различных удалениях \text{ж } = x/\lambda вершины волны от преграды.

а — вертикальные; б — горизонтальные

Рисунок 8. Схемы к определению волновых нагрузок на обтекаемые преграды

5.27. Максимальные значения нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду, расположенную на некотором удалении от дна акватории или лежащую на дне (рисунок 8, б), должны определяться также при различных удалениях \text{ж } = x/\lambda вершины волны от преграды для двух случаев:

максимальной горизонтальной составляющей нагрузки P_{x,max} соответствующем значении вертикальной составляющей нагрузки P_{z} ;

максимальной вертикальной составляющей нагрузки P_{z,max} при соответствующем значении горизонтальной составляющей нагрузки P_{x} .

5.28. Расчет сквозных сооружений или отдельно расположенных обтекаемых преград на нагрузки от волн должен производиться, как правило, с учетом шероховатости их поверхности.

5.29. При выполнении расчетов допускается использование формул, графиков и таблиц, помещенных в приложении Е, основанных на аналитическом решении в третьем приближении задачи о бегущих потенциальных волнах и дополненных данными экспериментальных исследований.

5.30. Максимальную придонную скорость V_{b,max} , м/с, в точках, расположенных на контуре преграды ( \theta = 90^{\circ} и 270°) и впереди преграды на расстоянии 0,25\lambda от контура преграды (\theta = 0^{\circ}) , следует определять по формуле

, (16)

Таблица 3

Положение расчетных точек	Значения коэффициента \varphi_{r} при
	0,2	0,3	0,4
На контуре преграды	0,98	0,87	0,77
Впереди преграды	0,67	0,75	0,75

5.31. Максимальные значения горизонтальной P_{x} , кН/м, и вертикальных P_{z} и P_{c} , кН/м, проекций равнодействующей нагрузки от волн на подводный волнолом необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давления (рисунок 9). При этом p, кПа, должно определяться в зависимости от z с учетом уклона дна i по формулам, приведенным в таблице 4.

Рисунок 9. Эпюры волнового давления на подводный волнолом

Таблица 4

Ордината z, м, эпюры давления	Формула для определения ординаты z, м	Формула для определения давления p, кПа	Условия применимости формулы
z_{1} (верх подводного волнолома)		p_{1} = \rho g(z_{1} - z_{2})	z_{1}<z_{2}
		p_{1} = p_{2}	z_{1} \geq z_{2}
z_{2} (подошва волны)			i \leq 0,04
		p_{2} = \rho g(z_{2} - z_{4})	i > 0,04
z_{3} (дно акватории перед волноломом)			i \leq 0,04
		p_{3} = p_{2}	i > 0,04
z_{4} (поверхность воды за волноломом)	z_{4} = - k_{rd}(z_{1} - z_{5}) + z_{1}
z_{5} (гребень волны перед волноломом)

5.32. Максимальную придонную скорость V_{b,max} , м/с, перед берегоукрепительным сооружением в виде вертикальной или крутонаклонной стены следует определять по зависимости (2).

Для сооружения в виде подводного волнолома при определении V_{b,max} по формуле (2) коэффициент k_{sl} должен быть принят равным k_{sl} = 0,18(\frac{\overline{\lambda}}{d})0,6 ; при \frac{\overline{\lambda}}{d} >20 следует принимать k_{sl} = 1,1 .

Максимальную придонную скорость воды V_{b,max} , м/с, перед берегоукрепительным сооружением при разбивающихся и прибойных волнах надлежит определять соответственно по формулам (9) и (15).

5.33. Максимальные значения горизонтальной P_{x} , кН/м, и вертикальных P_{z} и P_{c} , кН/м, проекций равнодействующей нагрузки от разбивающихся волн на вертикальную волнозащитную стену (при отсутствии засыпки грунта со стороны берега) необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давлений (рисунок 10). При этом значения p, кПа, и \eta_{c} , м, должны определяться в зависимости от места расположения сооружения:

а) при расположении сооружения в створе последнего обрушения прибойных волн (рисунок 10, а) по формулам:

p = p_{u} = \rho gh_{br}(0,033 \frac{\overline{\lambda}}{d} + 0,75) ; (17)

\eta_{c} = - \frac{p_{u}}{\rho g} ; (18)

б) при расположении сооружения в приурезовой зоне (рисунок 10, б) по формулам:

p = p_{i} = (1 - 0,3 \frac{a_{i}}{a_{n}})p_{u} ; (19)

\eta_{c} = - \frac{p_{i}}{\rho g} ; (20)

в) при расположении сооружения на берегу за линией уреза в пределах наката волн (рисунок 10, в) по формулам:

p = p_{l} = 0,7(1 - \frac{a_{l}}{a_{r}})p_{u} ; (21)

\eta_{c} = \_\_\_\_ \frac{p_{l}}{\rho g} ; (22)

где \eta_{c} — превышение гребня волны над расчетным уровнем в створе волнозащитной стены, м;

h_{br} — высота разбивающихся 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 условной границы наката на берег разбивающихся волн (при отсутствии сооружения), м, определяемое по формуле

a_{r} = h_{sur1\%}ctg\varphi ; (23)

h_{sur1\%} — высота наката волн на берег, м, определяемая по 5.22.

Примечания

1. Если ордината верха сооружения z_{1} \geq - 0,3h , м, то значения волнового давления, определяемые по формулам (17), (18) и (21), необходимо умножать на коэффициент k_{zd} , принимаемый по таблице 5.

2. Нагрузки от прибойных волн на волнозащитные стены при расположении их в прибойной зоне следует определять согласно 5.20.

3. В формулах (19) и (21) давление p_{u} вычисляется по формуле (17), в которой d — глубина воды в створе последнего обрушения, показанная на рисунке 10а.

а)

б)

в)

а — зона прибойной волны; б — приурезовая зона; в — за линией уреза

Рисунок 10. Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену при расположении сооружения

Таблица 5

Ордината верха сооружения z_{1} , м	-0,3h	0,0	+0,3h	+0,65h
Коэффициент k_{zd}	0,95	0,85	0,8	0,5

5.34. Максимальные значения горизонтальной P_{x} , кН/м, и вертикальной P_{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 (рисунок 11); при этом значение p_{r} , кПа, должно определяться по формуле

p_{r} = \rho g(\Delta z_{r} - 0,75h_{br}) , (24)

где \Delta z_{r} — понижение поверхности воды от расчетного уровня перед вертикальной стеной при откате волны, м, принимаемое в зависимости от расстояния a_{l} от линии уреза воды до сооружения равным: при a_{l} \geq 3h_{br} \Delta z_{r} = 0 и при a_{l}<3h_{br} \Delta z_{r} = 0,25h_{br} .

Рисунок 11. Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену при откате волны

5.35. Волновое давление p, кПа, на криволинейный участок стены необходимо принимать по эпюре волнового давления на вертикальную стену согласно 5.33 с ориентированием этой эпюры по нормали к криволинейной поверхности (рисунок 12).

Рисунок 12. Эпюра давления волн на криволинейный участок волнозащитной стены

5.36. Максимальные значения горизонтальных P_{x,ext} , P_{x,int} , кН, и вертикальной P_{z} , кН, проекций равнодействующей нагрузки от волн на элемент буны необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давления (рисунок 13). При этом значения волнового давления на внешнюю p_{ext} , кПа, и теневую p_{int} , кПа, грани буны и соответствующие возвышения гребня волны \eta_{ext} , м, и \eta_{int} , м, должны определяться по формулам:

p_{ext(int)} = \frac{3}{4} k_{\alpha}\rho gh(1 + cos^{2}\alpha) , (25)

\eta_{ext} = \frac{p_{ext}}{\rho g} , \eta_{int} = \frac{p_{int}}{\rho g} , (26)

где k_{\alpha} — коэффициент, принимаемый по таблице 6 в зависимости от угла \alpha подхода фронта волны к буне.

Рисунок 13. Эпюры волнового давления на буну

Таблица 6

Грань буны	ctg\alpha	Коэффициент k_{\text{а}} при значении
		0,03 и менее	0,05	0,1	0,2 и более
Внешняя (int)	-	1	0,75	0,65	0,6
Теневая (ext)	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

Воздействие судовых волн на крепления берегов каналов

5.37. Значения высоты h_{sh} , м, и длины \lambda_{sh} , м, волн, возникающих при движении водоизмещающих судов, следует определять по формулам:

h_{sh} = \frac{2V}{g} \sqrt[2]{\frac{\delta d_{s}}{l_{u}}} , (27)

\lambda_{sh} = 5,65 \frac{V^{2}}{g} , (28)

где d_{s} и l_{u} — осадка и длина судна, м;

V — скорость судна, м/с;

\delta — коэффициент полноты водоизмещения судна.

Примечание. При определении параметров волны, возникающей при движении водоизмещающих судов в водотоках (реках, каналах), следует учитывать, что скорость судна V, м/с, не должна превышать допускаемое значение V_{adm} , м/с, определенное нормативными актами для рассматриваемого водного пути. При отсутствии нормативных данных V_{adm} допускается определять по формуле

V_{adm} = 0,9 \sqrt{[6cos \frac{\pi + arccos(1 - k_{a})}{3} - 2(1 - k_{a})]g \frac{A}{b}} , (29)

где k_{a} — отношение подводной площади поперечного сечения судна к площади живого сечения канала A, м2;

b — ширина канала, м, по урезу воды.

При двухстороннем движении однотипных судов численное значение k_{a} в формуле (29) следует принимать увеличенным вдвое.

5.38. Высоту наката h_{rsh} , м, судовой волны на откос (рисунок 14) следует определять по формуле (V \leq V_{adm}) :

h_{rsh} = \beta_{sl} \frac{0,5h_{sh} + 0,05ctg\varphi \frac{V^{2}}{g}}{1 - 0,05ctg\varphi} , (30)

где \beta_{sl} — коэффициент, принимаемый для откосов, облицованных сплошными плитами, равным 1,4, каменным мощением — 1,0 и каменной наброской — 0,8.

Рисунок 14. Эпюра давления судовых волн на крепления берегов каналов при накате волны на откос

5.39. Максимальное значение нагрузки от судовой волны на крепления берегов каналов P, кН/м, должно приниматься по эпюрам волнового давления, при построении которых рекомендуется использовать приемы, приведенные в приложении Ж.

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

6.1 При расчете гидротехнических сооружений на нагрузки от судов (плавучих объектов) необходимо определять:

нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты;

нагрузки от навала пришвартованного судна на причальное сооружение при действии ветра, течения и волн;

нагрузки от навала судна при его подходе к портовому причальному сооружению;

нагрузки от натяжения швартовов при действии на судно ветра, течения и волн.

Расчетные повторяемости внешних воздействий на акватории порта должны приниматься в зависимости от продолжительности стоянки судов и обусловленного ими типа швартовной системы (таблица 7).

Таблица 7

Тип	Группа	Условия эксплуатации швартовно-отбойных систем	Наименование внешних воздействий
			Ветер	Течение	Волнение	Колебания уровня моря
1	2	3	4	5	6	7
Длительно эксплуатируемые швартовно-отбойные системы стационарных и плавучих причалов морских портов	1	Проведение различных технологических операций по обслуживанию (снабжению) судна у погрузочных, топливных причалов и т.п. Стоянка допускается только в благоприятных погодных условиях. При прогнозе ухудшения погоды судно отходит от причала	Исходя из технических возможностей конкретного судна и причала, но не менее 1 раза в год (анемометрическая скорость ветра не менее 10 м/с)			Средние значения между сизигийными и квадратурными, полными и малыми водами заданной повторяемости <3>
	2	Стоянка судна в штормовых условиях у специализированных (погрузочных, топливных и т.п.) и стояночных причалов	1 раз в 50 лет <1> при анемометрической скорости ветра не более 25 м/с	1 раз в 50 лет <1>	1 раз в год	Средние значения между сизигийной и квадратурной полной и сизигийная, малая вода заданной повторяемости <3>
	3	Разовая непрерывная стоянка судна у причала до 3-х месяцев без возможности отвода от причала	1 раз в 10 лет	1 раз в 10 лет	1 раз в 10 лет	Средние значения между сизигийными и квадратурными, полными и малыми водами заданной повторяемости <3>
	4	Многократные стоянки судов у причалов, судостроительных и судоремонтных заводов и т.п. до 3-х месяцев, либо непрерывная стоянка у причала до 1 — 2 лет без возможности отвода от причала	1 раз в 50 лет <1>	1 раз в 50 лет <1>	1 раз в 50 лет <1>	Сизигийные полная и малая вода заданной повторяемости <3>
	5	Непрерывная стоянка плавучего объекта более 2-х лет без возможности отвода с места стоянки (корабли-музеи, плавучие теплоэлектростанции, в том числе атомные, плавучие доки и т.п.)	1 раз в 100 лет <1>	1 раз в 100 лет <1>	1 раз в 100 лет <1>	Сизигийные полная и малая вода заданной повторяемости <3>
Кратковременно эксплуатируемые швартовно-отбойные системы при проведении морских операций	6	Проведение морских операций, ограниченных по погодным условиям: длительностью до 3-х суток; длительностью более 3-х суток при обеспечении возможности их прерывания и отвода судов и плавучих объектов в защищенное место	Исходя из технических возможностей судов, плавучих объектов и оборудования, используемых при проведении морской операции, но не менее 1 раза в год (анемометрическая скорость ветра не менее 10 м/с)			Средние значения между сизигийными и квадратурными, полными и малыми водами заданной повторяемости <4>
	7	Проведение морских операций, не ограниченных по погодным условиям, при длительности операции до 1 месяца без возможности прерывания операции и отвода судов в защищенное место	1 раз в 5 — 10 лет <2>	1 раз в 5 — 10 лет <2>	1 раз в 5 — 10 лет <2>	Средние значения между сизигийными и квадратурными, полными и малыми водами заданной повторяемости <4>
	8	Проведение морских операций, не ограниченных по погодным условиям при длительности операций свыше 1 мес	1 раз в 50 лет <1>	1 раз в 50 лет <1>	1 раз в 50 лет <1>	Средние значения между сизигийными и квадратурными, полными и малыми водами заданной повторяемости <4>
<1> При соответствующем обосновании расчетная повторяемость внешних воздействий может приниматься в соответствии с расчетным периодом повторяемости для причального сооружения заданного класса капитальности, например, для причальных сооружений III — IV классов капитальности допускается принимать расчетную повторяемость внешних воздействий 1 раз в 25 лет. <2> Меньшее значение повторяемости внешних воздействий (1 раз в 5 лет) рекомендуется принимать при проведении морской операции на открытых акваториях на удалении от других объектов, а большее (1 раз в 10 лет) — при проведении морской операции поблизости от других сооружений. <3> При расчете длительно эксплуатируемых швартовно-отбойных систем повторяемость расчетных уровней воды рекомендуется принимать в соответствии с классом капитальности причального сооружения: для сооружений I класса — 1 раз в 100 лет; для сооружений II и III классов капитальности — 1 раз в 20 лет; для сооружений IV класса капитальности — 1 раз в 10 лет. <4> При расчете кратковременно эксплуатируемых швартовно-отбойных систем по группе 6 повторяемость расчетных уровней воды рекомендуется принимать не менее 1 раза в год, для швартовно-отбойных систем по группе 7 — 1 раз в 5 — 10 лет в зависимости от стесненности акватории и удаленности места проведения морской операции от других сооружений, а для швартовно-отбойных устройств по группе 8 — 1 раз в 10 лет.

Нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты

6.2. Расчетные значения поперечной F_{q} , кН, и продольной F_{n} , кН, составляющих силы воздействия ветра на плавучие объекты следует определять по формулам:

для судов и плавучих причалов с ошвартованными судами

где A_{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 анемометрической скорости ветра, м/с, принимаемые в соответствии с таблицей 7;

\xi — коэффициент, зависящий от наибольшего горизонтального размера \alpha_{h} , м, поперечного или продольного силуэтов надводной части плавучего объекта; принимается по таблице 8; при длительной стоянке судов у причала (группы 1 и 4 - 6 таблицы 7) коэффициент \xi = 1 ;

\gamma_{f} — коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый по СП 20.13330.

Примечание. Площади парусности следует определять с учетом площадей экранирующих преград, расположенных с наветренной стороны (приложение И).

Таблица 8

Наибольший размер силуэта плавучего объекта ah, м	До 25	50	100	200 и более
Коэффициент \xi	1	0,8	0,65	0,5

6.3. Расчетные значения поперечной Q_{w} , кН, и продольной N_{w} , кН, составляющих силы от воздействия течения на плавучие объекты следует определять по формулам:

Q_{c} = C_{y} \frac{\rho}{2} A_{l}V_{t}^{2} , (35)

N_{c} = C_{x} \frac{\rho}{2} A_{t}V_{l}^{2} , (36)

где A_{l} и A_{t} — соответственно боковая и лобовая подводные площади парусности плавучих объектов, м2;

C_{y} , C_{x} — обобщающие коэффициенты продольной и поперечной силы воздействия течения, определяемые с учетом соотношения осадки плавучего объекта и глубины воды (приложение К);

V_{t} и V_{l} — поперечная и продольная составляющие скорости течения, м/с, принимаемые в соответствии с таблицей 7.

6.4. Расчетные максимальные значения поперечной Q, кН, и продольной N, кН, горизонтальных сил от воздействия волн на плавучие объекты следует определять по формулам:

где \text{ж} — коэффициент, зависящий от осадки d_{s} , м, плавучего объекта; принимается по графику на рисунке 15;

\gamma_{1} — коэффициент, принимаемый по таблице 9, в которой a_{l} — наибольший горизонтальный размер продольного силуэта подводной части плавучего объекта, м;

h — высота волны обеспеченностью 5% в системе, м;

	0,5 и менее	1	2	3	4 и более
Коэффициент \gamma_{1}	1	0,73	0,5	0,42	0,4

где Q_{tot} — поперечная сила от суммарного воздействия ветра, течения и волн, кН, определяемая согласно 6.2 - 6.4, 6.6;

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:

Угол подхода фронта волн к диаметральной плоскости судна \alpha , град	Высоты волн h_{5\%} , м, допускаемые при швартовке судна с расчетным водоизмещением W, 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

где W — расчетное водоизмещение (масса) судна, т;

V_{B} — нормальная (к поверхности сооружения) составляющая скорости подхода судна, м/с;

\psi — коэффициент, учитывающий условия швартовки и конструкцию причальных сооружений.

Значения нормальной составляющей скорости подхода V_{B} и коэффициента \psi рекомендуется назначать, используя справочные данные приложения М.

6.9. Поперечную горизонтальную силу F_{q} , кН, от навала судна при подходе к сооружению следует определять для заданного значения энергии навала судна E_{q} , кДж, по графикам, полученным согласно схеме рисунка 16, следуя по направлению штриховой линии со стрелками.

а — от энергии E_{tot} ; б — от нагрузки F_{q}

Рисунок 16. Схема построения графиков зависимости деформаций отбойного устройства (и причального сооружения) f_{t}

Суммарная энергия деформации E_{tot} , кДж, должна включать энергию деформации отбойных устройств E_{c} , кДж, и энергию деформации причального сооружения E_{i} , кДж; при E_{c} \geq 10E_{i} величину E_{i} допускается не учитывать.

Энергию деформации причального сооружения E_{i} , кДж, следует определять по формуле

E_{i} = \frac{1}{2} \cdot \frac{F_{q}^{2}}{k_{i}} , (41)

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} = \mu F_{q} , (42)

где \mu — коэффициент трения, принимаемый в зависимости от материала лицевой поверхности отбойного устройства: при поверхности из бетона или резины \mu = 0,5 ; при деревянной поверхности \mu = 0,4 ; при полиэтиленовых брусьях \mu = 0,1 - 0,15 .

6.10. Допускаемое значение нормальной к поверхности сооружения составляющей скорости подхода судна V_{adm} , м/с, следует определять по формуле

V_{adm} = \sqrt{\frac{2E_{tot}}{\psi W}} , (43)

где E_{tot} — энергия навала, кДж, принимаемая по графикам, полученным согласно схеме рисунка 16 для случая наименьшей допускаемой силы F_{q} на причальное сооружение (или на борт судна);

W и \psi — обозначения те же, что и в 6.8.

Следует учитывать, что ограничение скорости подхода к сооружению может быть обусловлено размывающим воздействием на донные отложения и/или крепление дна акватории вблизи сооружения, оказываемым потоком, возникающим за счет работы движителей судна.

Нагрузки на сооружения от натяжения швартовов

6.11. 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 6.2, 6.3.

Воспринимаемую одной тумбой (или рымом) силу S, кН, на уровне козырька (рисунок 17) от всех 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:

S = \frac{Q_{tot}}{nsin\alpha cos\beta} , (44)

S_{q} = \frac{Q_{tot}}{n} , (45)

S_{n} = Scos\alpha cos\beta , (46)

S_{v} = Ssin\beta , (47)

где n — число работающих тумб, принимаемое по таблице 11;

\alpha , \beta — углы наклона швартова, град, принимаемые по таблице 12.

Рисунок 17. Схема распределения усилия на тумбу от натяжения швартовов

Таблица 11

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

Таблица 12

Суда	Положения тумб на причальном сооружении	Углы наклона швартова, град
		\alpha	\beta
			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 \beta следует принимать равным 30°.

Значение силы натяжения швартова S, кН, для судов речного флота должно приниматься по таблице 13.

Таблица 13

Расчетное водоизмещение судна в грузу D, тыс. т	Сила от натяжения швартова S, кН, для судов
	пассажирских, грузопассажирских, технического флота со сплошной надстройкой	грузовых и технического флота без сплошной надстройки
0,1 и менее	50	30
0,11 — 0,5	100	50
0,51 — 1	145	100
1,1 — 2	195	125
2,1 — 3	245	145
3,1 — 5	-	195
5,1 — 10	-	245
Более 10	-	295

Силу, передаваемую на каждую концевую тумбу носовыми или кормовыми продольными швартовами, для морских судов с расчетным водоизмещением более 50 тыс. т следует принимать равной продольной составляющей суммарной силы N_{tot} , кН, от действия ветра и течения на пришвартованное судно, определенной согласно требованиям 6.2 - 6.4.

Примечание. Более точное определение усилий в швартовых с учетом конкретной схемы швартовки судна может быть выполнено по формулам приложения Н.

6.12. Для специализированных причалов морских портов, состоящих из технологической площадки и отдельно стоящих палов, значения суммарных сил Q_{tot} , N_{tot} от действия ветра, течения и волнения, определенные согласно 6.2, 6.3, должны распределяться между группами швартовных канатов следующим образом:

а) на носовые, кормовые продольные и прижимные канаты — по 0,8Q_{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 \alpha и \beta (см. рисунок 17) и число работающих тумб следует устанавливать по расположению швартовных палов.

Примечание. Для сквозных причальных сооружений I и II классов, расположенных на недостаточно защищенных от волнения акваториях, рекомендуется учитывать волновую составляющую швартовной нагрузки на причал, определяемую на основе апробированных на практике динамических методов расчетов качки пришвартованного судна на волнении или модельных испытаний. Для предварительных оценок допускается использование методики, приведенной в приложении Л.

7. Ледовые нагрузки на гидротехнические сооружения

Основные расчетные положения

7.1. Ледовые нагрузки на гидротехнические сооружения должны определяться на основе статистических данных о гидрометеорологических и ледовых условиях в районе расположения сооружения, исходя из их ежегодной вероятности превышения (обеспеченности), устанавливаемых в зависимости от класса сооружений по таблице 14. Нагрузки ото льда на сооружения определяются на период ледовых воздействий.

Таблица 14

Класс сооружения	I, II	III, IV
Ежегодная вероятность превышения (обеспеченность) p, %	0,1	1,0

7.2 В число исходных данных по расчету ледовых нагрузок входят:

характеристики геометрических размеров и форм рельефа ледяного покрова;

толщина льда;

перепады температур, необходимые при расчете нагрузки от температурного расширения;

максимальная и минимальная скорости подхода льда к сооружению;

температура воздуха, необходимая для расчета прочности льда; скорость ветра и пр.

7.3. Исходные данные для расчета ледовых нагрузок следует назначать путем статистической обработки материалов натурных наблюдений в соответствии с ежегодной вероятностью превышения по классу сооружений.

При отсутствии материалов натурных наблюдений ледовых условий за исходные данные принимаются значения параметров, полученные расчетом по гидрометеорологическим условиям местности, соответствующим заданной ежегодной вероятности превышения.

7.4. Прочностные характеристики ледяного покрова: пределы прочности льда при сжатии R_{c} и изгибе R_{f} , МПа, следует вычислять по формулам:

R_{c} = \sqrt{\frac{1}{N} \sum_{i = 1}^{N} (C_{i} + \Delta_{i})^{2}} , (48)

R_{f} = 0,4(C_{b} + \Delta_{b}) , (49)

где N — количество слоев одинаковой толщины, на которое разбивается (по толщине) рассматриваемое ледяное поле, при этом N \geq 3 ;

C_{i} — значение прочности льда на одноосное сжатие, МПа, в i-м слое при температуре t_{i} ;

\Delta_{i} — доверительная граница случайной погрешности определений C_{i} , МПа, определяемая методами математической статистики;

C_{b} и \Delta_{b} — значение прочности льда на одноосное сжатие, МПа, в нижнем слое рассматриваемого ледяного поля при температуре t_{b} и доверительная граница случайной погрешности определений C_{b} , МПа, определяемые так же, как C_{i} и \Delta_{i} ;

t_{b} — температура льда на границе лед-вода (температура замерзания), равная для пресной воды 0 °C, а для соленой воды определяемая по формуле

t_{b} = - 0,057s_{w} , где s_{w} — соленость воды, ‰ .

7.5. Нормативное значение C_{i} определяется с учетом температуры в i-м слое как среднее арифметическое значение прочности льда в соответствии с методикой испытания льда на одноосное сжатие согласно рекомендуемому приложению П.

Распределение температуры по толщине льда и определение ее значения в i-м слое принимается по натурным данным или при их отсутствии на основе решения задачи теплопроводности при стационарном режиме по температуре воздуха, скорости ветра, действующим течениям соответствующей ежегодной вероятности превышения с учетом класса сооружений.

При отсутствии опытных данных значение C_{i} допускается принимать по таблицам 15 и 16.

Таблица 15

Тип кристаллической структуры пресноводного льда	Доверительная вероятность, \alpha	Температура льда в i-м слое ледяного поля ti, °C
		0	-3	-15	-30
		Значения C_{i} \pm \Delta_{i} , МПа
Зернистый (снежный)		1,2	3,1	4,8	5,8
	0,95	+/- 0,1	+/- 0,2	+/- 0,3	+/- 0,4
	0,99	+/- 0,1	+/- 0,3	+/- 0,4	+/- 0,6
Призматический (столбчатый)		1,5	3,5	5,3	6,5
	0,95	+/- 0,2	+/- 0,3	+/- 0,4	+/- 0,5
	0,99	+/- 0,3	+/- 0,4	+/- 0,6	+/- 0,7
Волокнистый (шестовато-игольчатый)		0,8	2,0	3,2	3,8
	0,95	+/- 0,1	+/- 0,2	+/- 0,3	+/- 0,4
	0,99	+/- 0,1	+/- 0,3	+/- 0,4	+/- 0,6
Примечание. В период весеннего ледохода при переходе температуры воздуха через ноль допускается принимать температуру льда равной нулю при толщине льда: 0,5 м — через 1 сутки; 1 м — через 5 суток; 1,5 м — через 11 суток; 2м — через 19 суток.

Таблица 16

Тип кристаллической структуры морского льда	Доверительная вероятность, \alpha	Количество жидкой фазы в i-м слое ледяного поля \xi_{i} , г/кг
		200	100	50	25	10	1
		Значения C_{i} \pm \Delta_{i} , МПа
Зернистый		0,8	1,0	1,6	3,4	6,0	8,4
	0,95	+/- 0,2	+/- 0,2	+/- 0,2	+/- 0,4	+/- 0,5	+/- 0,5
	0,99	+/- 0,3	+/- 0,3	+/- 0,3	+/- 0,6	+/- 0,7	+/- 0,7
Волокнистый		0,3	0,4	0,7	1,9	3,9	6,0
	0,95	+/- 0,1	+/- 0,1	+/- 0,1	+/- 0,2	+/- 0,4	+/- 0,5
	0,99	+/- 0,1	+/- 0,1	+/- 0,1	+/- 0,3	+/- 0,6	+/- 0,7
Примечание. Количество жидкой фазы в i-м слое ледяного поля \xi_{i} , г/кг, определяется по формулам:
\xi_{i} = - s_{i}(1 - 0,018t_{i})0,018t_{i} , 0<t_{i}< - 7,3°C ; \xi_{i} = - s_{i} \frac{1,06 - 0,005t_{i}}{0,03 - 0,014t_{i}} , - 7,3<t_{i}< - 22,4°C ; \xi_{i} = - s_{w,t} \frac{1,17 - 0,005t_{i}}{2,0 + 0,106t_{i}} , - 22,4<t_{i}< - 30°C .
где si — соленость льда в i-м слое ледяного поля, определяемая по опытным данным, а при их отсутствии принимаемая одинаковой по толщине поля и равной 0,2sw для льда возрастом до двух месяцев или 0,15sw для льда возрастом 2 месяца и более.

Значение доверительной вероятности \alpha величин R_{c} и R_{f} при расчетах ледовых нагрузок принимается равным 0,99 для сооружений I класса и 0,95 — для сооружений II и III классов.

7.6. При рассмотрении прочности льда в условиях первой подвижки речного ледяного покрова значения R_{c} и R_{f} , определенные по формулам (48) и (49), допускается уменьшать путем умножения их на коэффициент, принимаемый:

для рек бассейна Среднего и Верхнего Амура и юга Забайкалья — 0,45;

для рек бассейна Нижнего Амура, Средней Лены, Енисея до Енисейска, Оби до Октябрьского и севера европейской части России R_{c} — 0,5;

для рек бассейна Верхнего Днепра, Верхней Волги, Камы и Тобола, низовья Дона, Волги, Урала и Оби, междуречья Оби и Енисея, Верхней Лены, Алдана и крайнего северо-востока России — 0,64;

для нижних течений Енисея и Лены и рек их междуречья, рек бассейна Алтая — 0,83;

для рек центра, северо-запада и юго-востока европейской части России — 0,83.

7.7. Строение ледяного поля (речного и морского) определяется по данным кристаллографического исследования; при их отсутствии допускается принимать, что:

ледяной покров открытых озер, водохранилищ и крупных рек состоит из зернистого и призматического льдов;

ледяной покров морей и устьевых участков рек, впадающих в моря, состоит из зернистого и волокнистого льдов.

Толщина слоя зернистого льда, располагающегося в верхней части ледяного покрова, относится к толщине слоя призматического или волокнистого льда как 1:3.

Нагрузки на сооружения от полей ровного льда

7.8. Нагрузку от воздействия движущихся ледяных полей на сооружения с вертикальной передней гранью необходимо определять: на отдельно стоящую опору (рисунок 18) с передней гранью в виде треугольника, многогранника или цилиндрического очертания F_{c,p} , МН, по формуле

F_{c,p} = 1,26 \cdot 10^{- 3}Vh_{d} \sqrt{mAk_{b}k_{V}R_{c}\rho tg\gamma} , (50)

а секцию протяженного сооружения (рисунок 19) F_{c,w} , МН, по формуле

F_{c,w} = 2,2 \cdot 10^{- 3}Vh_{d} \sqrt{Ak_{V}\rho R_{c}} , (51)

где V — скорость движения ледяного поля, м/с. Для водохранилищ и морей допускается принимать скорость движения ледяного поля равной 3%-ному значению скорости ветра в расчетный период времени ежегодной вероятности превышения в зависимости от класса капитальности сооружения;

h_{d} — толщина ровного льда;

m — коэффициент формы опоры в плане, принимаемый по таблице 17;

A — максимальная площадь ледяного поля (или суммарная площадь нескольких ледяных полей, оказывающих давление друг на друга), м2, которая может воздействовать на рассчитываемый элемент сооружения, определяемая по натурным наблюдениям или принимаемая в зависимости от поперечных размеров пролета сооружения как A = 3l^{2} (где l — пролет сооружения);

k_{b} — коэффициент, принимаемый по таблице 18;

k_{V} — коэффициент, принимаемый по таблице 19;

\gamma — половина угла заострения передней грани опоры в плане на уровне действия льда, град; для опоры в виде многогранника или полуциркульного очертания необходимо принимать \gamma = 70^{\circ} ;

R_{c} — обозначение то же, что и в 7.4;

\rho — плотность воды, кг/м3.

Рисунок 18. Схема приложения нагрузки от движущегося ледяного поля на отдельно стоящую вертикальную опору

Рисунок 19. Схема приложения нагрузки от движущегося ледяного поля на секцию сооружения

Таблица 17

Коэффициент формы передней грани опоры в плане	Для опоры с передней гранью в виде
	треугольника с углом заострения в плане 2\gamma , град					многогранника или полуциркульного очертания	прямоугольника
	45	60	75	90	120
m	0,41	0,47	0,52	0,58	0,71	0,83	1
Примечание. В случае подвижки смерзшегося с опорой ледяного поля для опоры с передней гранью в виде треугольника и прямоугольника принимается m = 1 для опор с передней гранью в виде многогранника или полуциркульного очертания m = 1,26.

Таблица 18

Значение b/hd	0,3 и менее	1	3	10	15	25	50 и более
Коэффициент kb	5,5	3,3	2,2	1,3	1,1	1,0	0,5
b — ширина опоры по фронту на уровне действия льда, м.

Таблица 19

Значение \epsilon_{e} , c^{- 1}	10-7 и менее	5 \cdot 10^{- 5}	10^{- 4} - 5 \cdot 10^{- 4}	10^{- 3}	5 \cdot 10^{- 3}	10-2 и более
Коэффициент kV	0,1	0,9	1,0	0,8	0,5	0,3
\epsilon_{e} — эффективная скорость деформации льда в зоне его взаимодействия с опорой, \text{с}^{- 1} , определяемая по формуле \epsilon_{e} = V(k_{l}b) , где k_{l} — коэффициент, принимаемый при b/h_{d} (\text{или }b_{s}/h_{d}) \leq 15 равным 4, а при b/h_{d} (\text{или }b_{s}/h_{d}) \geq 25 равным 2; при 15 \leq b/h_{d} (\text{или }b_{s}/h_{d}) \leq 25 коэффициент k_{l} определяется линейной интерполяцией между значениями 4 и 2.

Максимальная скорость, учитывающая скорость приложения нагрузки, с которой начинается зона хрупкого разрушения, составляет 0,15 м/с, минимальная — 0,01 м/с. При этом, нагрузка F_{c,p} , определенная по формуле (50), не может быть больше нагрузки F_{b,p} , МН, определяемой по формуле

F_{b,p} = mk_{b}k_{V}R_{c}bh_{d} , (52)

а нагрузка F_{c,w} , определенная по формуле (51), не может быть больше нагрузки F_{b,w} , МН, определяемой по формуле

Значение b/hd (или nfb/hd)	0,3 и менее	1	3	10	20	25 и более
Коэффициент k (или kn)	1	0,9	0,8	0,6	0,5	0,4

7.9. Нагрузку от воздействия движущегося ледяного поля на отдельно стоящую коническую опору или конический ледорез полуциркульного очертания (рисунок 20) при отсутствии смерзания со льдом необходимо определять по формулам:

а) горизонтальную составляющую нагрузки F_{k,p} , МН,

F_{h,p} = [k_{h,1}k_{v,f}R_{f}h_{d}^{2} + 10^{- 6}k_{h,2}\rho gh_{d}d^{2} + 10^{- 6}k_{h,3}\rho gh_{d}(d^{2} - d_{t}^{2})]k_{h,4} , (54)

б) вертикальную составляющую нагрузки F_{v,p} , МН,

F_{v,p} = k_{v,1}F_{h,p} + 10^{- 6}k_{v,2}\rho gh_{d}(d^{2} - d_{t}^{2}) , (55)

g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;

d — диаметр конуса по ватерлинии, м;

d_{t} — верхний диаметр конуса, м;

\beta — угол наклона образующей конуса (передней грани сооружения откосного профиля) к горизонту, град;

R_{f} , h_{d} и b — обозначения те же, что в 7.4 и 7.8.

Рисунок 20. Схема приложения нагрузок от движущегося ледяного поля на отдельно стоящую коническую опору

Значение \frac{10^{- 6}\rho gd^{2}}{R_{f}h_{d}}	0,1	0,5	1	5	10	25	50	100
Коэффициенты:
kh,1	1,6	1,6	1,7	1,9	2,1	2,5	2,9	3,5
kh,2	0,31	0,24	0,21	0,11	0,08	0,05	0,02	0,02

Таблица 22

Значение \beta , град	20	30	40	50	60	70
Коэффициенты:
kh,3	0,25	0,27	0,31	0,36	0,46	0,67
kh,4	0,7	0,9	1,3	1,8	2,6	5,3
kv,1	2,2	1,6	1,1	0,8	0,5	0,3
kv,2	0,041	0,042	0,039	0,034	0,026	0,017
Примечание. Данные этой таблицы соответствуют коэффициенту трения между льдом и сооружением, равному 0,15.

Таблица 22а

Значение \beta , град	Значение 10^{- 3} \cdot \rho V^{2}R_{f}
	0,08 и менее	0,8	1,6	3,2	5,4
	Коэффициент kv,f
40 — 50	1	2,0	2,7	3,7	4,7
60	1	2,0	2,6	3,5	3,6
70	1	1,9	2,5	2,6	2,7

На секцию откосного профиля или отдельно стоящую опору прямоугольного сечения с наклонной передней гранью (рисунок 21) нагрузку от воздействия движущегося ледяного поля следует определять по формулам:

а) горизонтальную составляющую нагрузки F_{h} , МН,

F_{h} = k_{\beta}k_{\Delta}R_{f}bh_{d}tg(\beta + arctgf) + m_{h}[1 + A_{1}(f - 0,1) + A_{2}(f - 0,1)^{2}]b , (56)

б) вертикальную составляющую нагрузки F_{v} , МН,

F_{v} = k_{\beta}k_{\Delta}R_{f}bh_{d} + m_{v}[1 + A_{3}(f - 0,1)]b , (57)

где k_{\beta} — коэффициент, принимаемый по таблице 23;

k_{\Delta} — коэффициент, принимаемый по таблице 24;

m_{h} — коэффициент, принимаемый по таблице 25;

A_{1} , A_{2} , A_{3} — коэффициенты, принимаемые по таблице 26;

m_{v} — коэффициент, принимаемый по таблице 27;

f — коэффициент трения.

Рисунок 21. Схема приложения нагрузок от движущегося ледяного поля на сооружение откосного профиля

Таблица 23

\beta , град	30	40	50	60	70
k_{\beta}	1,0	1,5	2,0	2,5	2,5

\Delta h , м	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0
Коэффициент k_{\Delta}	0,039	0,48	0,062	0,073	0,083

\Delta h , м	Значения m_{h} , МН/м, при \beta , град
	30	40	50	60	70
0,5	0,044	0,058	0,143	0,316	0,746
1,0	0,089	0,178	0,319	0,642	1,463
2,0	0,238	0,484	0,746	1,394	3,076
3,0	0,499	0,847	1,213	2,157	4,635
4,0	0,622	1,303	1,790	3,084	6,510

\beta , град	30	40	50	60	70
A1	1,92	2,01	2,09	2,17	2,22
A2	1,19	2,68	4,70	12,20	60,0
A3	2,07	1,35	0,75	0,41	0,24

\Delta h , м	Значения m_{v} , МН/м, при \beta , град
	30	40	50	60	70
0,5	0,018	0,056	0,095	0,138	0,186
1,0	0,157	0,172	0,211	0,281	0,365
2,0	0,426	0,444	0,485	0,607	0,767
3,0	0,721	0,740	0,773	0,933	0,155
4,0	1,080	1,099	1,122	1,327	1,620

Коэффициенты k_{\beta} , m_{h} и m_{v} принимаются в зависимости от высоты \Delta h , м, надводного скопления обломков льда у откоса или передней грани сооружения. Значение \Delta h определяется по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии по результатам моделирования. При этом \Delta h не может быть больше возвышения гребня сооружения над уровнем воды.

Угол наклона образующей концы \beta , град	45	60	75	90
Коэффициент k_{\beta i}	0,60	0,79	0,92	1,00

7.10. Нагрузку от воздействия движущегося ледяного поля на сооружение, состоящее из системы вертикальных колонн, F_{p} , МН (рисунок 22) необходимо определять по формуле

Значение b/a	0,1 и менее	0,5	1
Коэффициент K2	1	0,55 + 0,45 \frac{k_{n}}{k}	\frac{k_{n}}{k}
a — шаг колонн, м; kn — коэффициент, принимаемый по таблице 20 при nfb/hd; nf — число колонн в первом ряду по фронту сооружения; hd, b и k — обозначения, формулы и методы их определения те же, что в п. 7.8.

7.11. Локальное давление на элементы сооружений от воздействия ледовых образований не должно превышать предела прочности льда на сжатие Rc.

7.12. Нагрузку от воздействия остановившегося поля ровного льда, наваливающегося на сооружение при действии течения воды и ветра F_{s} , МН, необходимо определять по формуле

в которой величины p_{\mu} , p_{V} , p_{i} и p_{\mu,a} , МПа, определяются по формулам:

p_{\mu} = 5 \cdot 10^{- 9}\rho V_{max}^{2} ; (62)

p_{V} = 5 \cdot 10^{- 7} \frac{h_{d}\rho V_{max}^{2}}{L_{m}} ; (63)

p_{i} = 9,4 \cdot 10^{- 7}h_{d}\rho gi ; (64)

p_{\mu,a} = 2 \cdot 10^{- 11}\rho V_{w,max}^{2} , (65)

где V_{max} — максимальная скорость течения воды подо льдом в период ледохода, м/с;

V_{w,max} — максимальная скорость ветра в период ледохода, м/с;

L_{m} — средняя длина ледяного поля по направлению потока, принимаемая по данным натурных наблюдений, при их отсутствии для рек допускается принимать L_{m} равной утроенной ширине реки, м;

i — уклон поверхности потока;

h_{d} и A — обозначения те же, что в 7.8.

При этом, нагрузка F_{s} , определенная по формуле (61), не может быть больше нагрузки F_{b,w} , определенной по формуле (53) при kV = 0,1.

Примечания

1. Расчетная ширина ледяного поля принимается по данным натурных наблюдений, а для затворов или аналогичных сооружений — не более ширины пролета сооружения.

2. Точку приложения равнодействующей ледовой нагрузки необходимо принимать ниже расчетного уровня воды на 0,2h_{d} в зимний период, а в период весеннего ледохода — на 0,4h_{d} .

Нагрузки на сооружения от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении

7.13. Горизонтальную нагрузку q, МН/м (на 1 м длины по фронту протяженного сооружения), от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении необходимо принимать равной наибольшему значению из полученных за рассматриваемый ряд лет.

Значения q определяются по графикам (рисунок 23) при заданных значениях перепадов температуры воздуха \Delta\theta , °C, и соответствующих им реальных и приведенных толщинах пресного льда h_{d} , м, и h_{red} , м.

Рисунок 23. График значений нагрузки q при температурном расширении пресного льда

Значения \Delta\theta следует выбирать путем рассмотрения графиков хода температуры воздуха в ледоставный период для каждого года из рассматриваемого ряда лет при длительности перепадов от 5 ч до 20 сут.

Значения h_{d} принимаются равными средним толщинам льда к моменту температурного расширения льда.

Значения h_{red} , м, необходимо определять по формуле с учетом приведения всех составляющих к физическим свойствам льда

h_{red} = h_{d} + 1,43h_{s} + h_{r} , (66)

где h_{s} — средняя толщина снега, м;

h_{r} — добавочная толщина льда, м, определяемая по таблице 30.

Таблица 30

Средняя скорость ветра Vw, м/с	Добавочная толщина льда hr, м, при средней температуре воздуха \theta_{a} и наличии снега на льду
	0°	-10°	-20°	-30°
1	0,46	0,45	0,45	0,45
3	0,15	0,15	0,15	0,15
5	0,09	0,09	0,09	0,09
10	0,046	0,045	0,045	0,045

7.14. Нагрузку от воздействия ледяного покрова при его температурном расширении на отдельно стоящее сооружение F_{t} , МН, необходимо определять по формуле

F_{t} = k_{L}qb , (67)

где k_{L} — коэффициент, принимаемый по таблице 31;

q, b — обозначения те же, что в 7.8 и 7.13.

Таблица 31

Значение L/b	1	5	15	25	50	75	100
Коэффициент kL	1	2	4	6	10	14	17
L — расстояние от отдельно стоящего сооружения до трещины, образующейся при продольном изгибе льда, до берега или другого протяженного сооружения, м.

При этом нагрузка F_{t} , определенная по формуле (67), не может быть больше нагрузки F_{t,b} , МН, определяемой по формуле

F_{t,b} = R_{c}bh_{c} , (68)

где R_{c} — обозначение то же, что в 7.4.

7.15. Точку приложения равнодействующей ледовой нагрузки, определенной согласно 7.14, необходимо принимать ниже расчетного уровня воды на 0,25h_{c} .

Нагрузки от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды

7.16. Вертикальную нагрузку (на 1 м длины по фронту сооружения) от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды f_{d} , МН/м (рисунок 24), необходимо определять по формуле

f_{d} = 2,24 \cdot 10^{- 4}\rho gh_{0}h_{max}(\frac{v^{2}}{gh_{max}^{3}})1/12 , (69)

где h_{0} — изменение уровня воды, м; при этом h_{0} \leq h_{max} ;

h_{max} — максимальная толщина ледяного покрова, м;

v — кинематическая вязкость воды; при температуре 0 °C v = 1,793 \cdot 10^{- 6}\text{м}^{2}/\text{с} .

а — при понижении УВ; б — при повышении УВ; УВЛ — уровень воды при ледоставе

Рисунок 24. Схемы приложения нагрузок от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды (УВ)

Нагрузка f_{d} , определенная по формуле (69), не может быть больше нагрузки f_{d,lim} , МН/м, определяемой по формуле

f_{d,lim} = 7,68 \cdot 10^{- 2}h_{max}(\frac{v^{2}}{gh_{max}^{3}})^{1/12}(\sigma_{c,lim} + \sigma_{t,lim}) , (70)

где \sigma_{c,lim} — предельное напряжение в сжатом слое изгибаемого ледяного покрова, МПа, определяемое как (C_{i} + \Delta_{i}) для нижнего слоя ледяного покрова при температуре t_{b} в случае понижения уровня воды или для верхнего слоя ледяного покрова при температуре t_{u} в случае повышения уровня воды;

\sigma_{t,lim} — предельное напряжение в растянутом слое изгибаемого ледяного покрова, МПа, определяемое как 0,3(C_{i} + \Delta_{i}) для верхнего слоя ледяного покрова при температуре t_{u} в случае понижения уровня воды или для нижнего слоя ледяного покрова при температуре t_{b} в случае повышения уровня воды;

C_{i} , \Delta_{i} , t_{b} — обозначения те же, что в 7.4.

7.17. Момент силы, воспринимаемый 1 м протяженного сооружения от примерзшего ледяного покрова, M_{l} , (МН·м)/м, при изменении уровня воды (рисунок 24), необходимо определять по формуле

M_{l} = 2,2 \cdot 10^{- 6}\rho gh_{0}h_{max}(\frac{gh_{max}^{3}}{v^{2}})1/6 , (71)

где h_{0} , h_{max} — обозначения те же, что в 6.16.

При этом момент силы M_{l} , определенный по формуле (71), не может быть больше момента M_{l,lim} , (МН·м)/м, определяемого по формуле

M_{l,lim} = \frac{h_{max}^{2}(\sigma_{c,lim} + \sigma_{t,lim})}{12} , (72)

где \sigma_{c,lim} , \sigma_{t,lim} — обозначения те же, что в 7.16.

7.18. Вертикальную нагрузку на отдельно стоящую опору или свайный куст от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды F_{d,p} , МН (рисунок 25), необходимо определять по формуле

F_{d,p} = k_{f}R_{f}h_{max}^{2} , (73)

где k_{f} — коэффициент, определяемый по формуле

k_{f} = 0,6 + 0,15D/h_{max} , (74)

где D — поперечный размер (диаметр) опоры или свайного куста, м;

R_{f} и h_{max} — обозначения те же, что в 7.4 и 7.16.

Примечание. При прямоугольной форме опоры в плане со сторонами b и c, или для сооружения, состоящего из системы колонн или куста свай с внешними размерами опорной части на уровне действия льда b и c, м, допускается принимать D = \sqrt{bc} , м.

а — при понижении УВ; б — при повышении УВ

Рисунок 25. Схемы приложения нагрузки к отдельно стоящей опоре от примерзшего к ней ледяного покрова при изменении уровня воды (УВ)

7.19. Вертикальную нагрузку на сооружение, состоящее из системы вертикальных колонн, от примерзшего к опорам ледяного покрова при изменении уровня воды F_{d,f} , МН (рисунок 26), необходимо определять по формуле

F_{d,f} = KF_{d,p}n_{f} , (75)

{}^{K =}\text{П}_{k = 1k}^{{}^{n_{f}}K} , (76)

где K — коэффициент, определяемый как произведение коэффициентов K_{k} , принимаемых для каждой из n колонн по графикам рисунка 27 при заданных значениях a_{k} , b и параметра A = \frac{b}{11h_{max}} (\frac{gh_{max}^{3}}{v^{2}})112 ;

a_{k} — расстояние от оси произвольно выбранной основной колонны до оси k-й колонны (рисунок 26), м;

b, nf, h_{max} и F_{d,p} — обозначения те же, что в 7.8, 7.10, 7.17, 7.19.

Рисунок 26. Схема приложения нагрузки к сооружению, состоящему из системы вертикальных колонн, от примерзшего к нему ледяного покрова при повышении уровня воды (при понижении уровня воды сила F_{d,f} направлена вниз)

Рисунок 27. Графики значений коэффициентов K_{k}

Нагрузки на сооружения от заторных и зажорных масс льда

7.20. Нагрузку от движущейся заторной массы льда на отдельно стоящую опору F_{b,j} , МН, необходимо определять по формуле

F_{b,j} = 0,5mR_{b,j}bh_{b,i} , (77)

где R_{b,j} — нормативное сопротивление заторной массы льда смятию, МПа, определяемое по данным натурных наблюдений; при их отсутствии допускается принимать равным:

0,45 МПа — для участков рек севернее линии «Воркута — Ханты-Мансийск — Красноярск — Улан-Удэ — Благовещенск — Николаевск-на-Амуре»,

0,35 МПа — между линиями «Воркута — Ханты-Мансийск — Красноярск — Улан-Удэ — Благовещенск — Николаевск-на-Амуре» и «Архангельск — Киров — Уфа — Усть-Каменогорск»,

0,25 МПа — южнее линии «Архангельск — Киров — Уфа — Усть-Каменогорск»;

h_{b,i} — расчетная толщина заторной массы, м, определяемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии по формуле

h_{b,i} = 1,45H_{b,i}^{1,5} , (78)

где H_{b,i} — средняя глубина реки выше затора при максимальном расходе воды заторного периода, м;

m, b — обозначения те же, что в 7.8.

7.21. Нагрузку от движущейся зажорной массы на отдельно стоящую опору F_{b,j} , МН, необходимо определять по формуле

F_{b,j} = mR_{b,j}bh_{j} , (79)

где R_{b,j} — нормативное сопротивление зажорной массы смятию, МПа, определяемое по данным натурных наблюдений; при их отсутствии допускается принимать равным 0,12 МПа;

h_{j} — расчетная толщина зажора, м, определяемая по данным натурных наблюдений; при их отсутствии допускается принимать равной 0,8 от средней глубины потока при расходе воды зажорного периода;

m, b — обозначения те же, что в 7.8.

Нагрузки от движущегося тороса

7.22. Нагрузку от воздействия движущегося тороса на сооружения вертикального и откосного (при \beta \geq 40^{\circ} ) профиля F_{r} , МН (рисунок 28), необходимо определять по формуле

F_{r} = F_{u} + F_{c} + F_{k} , (80)

где F_{u} — нагрузка от надводной части тороса (паруса), МН;

F_{c} — нагрузка от консолидированной части тороса, МН;

F_{k} — нагрузка от киля тороса, МН.

1 — надводная часть тороса (парус); 2 — консолидированная часть тороса; 3 — киль тороса

Рисунок 28. Расчетная модель тороса в момент наибольшего воздействия на сооружение

7.23 Нагрузка от надводной части тороса вычисляется по формулам:

а) горизонтальная составляющая нагрузки F_{u,h} , МН,

F_{u,h} = 0,5[10^{- 6}\rho_{i}g(1 - \psi_{u})h_{u}^{2}k_{u,\varphi} + c_{u}ctg\varphi_{u}(k_{u,c} - 1)h_{u}]b_{u} ; (81)

б) вертикальная составляющая нагрузки F_{u,v} , МН,

F_{u,v} = F_{u,h}tg(90 - \beta - \alpha_{f}) - 0,5c_{u}ctg\varphi_{u}tg\alpha_{f}h_{u}b_{u} , (82)

где \rho_{i} — плотность льда, кг/м3;

\psi_{u} — пористость (пустотелость) ледяного образования, при отсутствии специальных исследований допускается принимать \psi_{u} = 0,5 ;

b_{u} — средняя ширина преграды по фронту в зоне действия ледяного образования, м;

c_{u} — зацеп между обломками льда в ледяном образовании, МПа, определяемый по опытным данным; при их отсутствии допускается принимать c_{u} = 0,003...0,005\text{МПа} ;

\varphi_{u} — угол внутреннего трения ледяного образования, град, при отсутствии специальных исследований принимать \varphi_{u} = 35 - 40^{\circ} ;

h — глубина погружения киля;

h_{u} — расчетная высота ледяного образования, определяемая по натурным данным; при их отсутствии допускается определять h_{u} по формуле

k_{u,\varphi} и k_{u,c} — коэффициенты горизонтальной составляющей пассивного давления ледяного образования, вычисляемые по формулам:

k_{u,\varphi} = \{ \frac{cos(\varphi_{u} + 90 - \beta)}{cos(90 - \beta)[1 - \sqrt{k_{1}}]} \}2 ; (84)

k_{u,c} = \{ \frac{cos(\varphi_{u} + 90 - \beta + \alpha_{u})}{cos(90 - \beta)[1 - \sqrt{k_{2}}]} \}^{2}k_{3} ; (85)

k_{1} = \frac{sin(\varphi_{u} + \alpha_{f})sin(\varphi_{u} - \alpha_{u})}{cos(90 - \beta - \alpha_{f})cos(90 - \beta + \alpha_{u})} ; (86)

k_{2} = \frac{sin(\varphi_{u} + \alpha_{f})sin\varphi_{u}}{cos(90 - \beta - \alpha_{f} + \alpha_{u})cos(90 - \beta + \alpha_{u})} ; (87)

k_{3} = \frac{cos(90 - \beta)cos(90 - \beta - \alpha_{f})}{cos(90 - \beta - \alpha_{f} + \alpha_{u})cos(90 - \beta + \alpha_{u})} , (88)

где \alpha_{f} — угол трения между льдом и сооружением, град;

7.24 Нагрузка от консолидированной части ледяного образования вычисляется по формулам:

7.25 Нагрузка от киля вычисляется по формулам:

где \psi_{k} — пористость (пустотелость) ледяного образования, определяемая по опытным данным; при их отсутствии допускается принимать \psi_{k} = 0,3 - 0,4 ;

h_{k} — расчетная глубина ледяного образования, м; при назначении расчетной глубины ледяного образования можно принять, что h_{u}/h_{k} = 2 - 6 ;

b_{k} — средняя ширина преграды по фронту в зоне действия ледяного образования, м;

ck — сцепление (с учетом зацепа) ледяного образования, МПа, определяемое по опытным данным; при их отсутствии допускается принимать ck = 0,02 — 0,03 МПа;

\varphi_{k} — угол внутреннего трения ледяного образования, град, определяемый по опытным данным; при их отсутствии допускается принимать \varphi_{k} = 15 - 20^{\circ} ;

k_{k} — коэффициент горизонтальной составляющей пассивного давления нагромождения обломков льда, вычисляемый по формулам:

k_{k} = [\frac{cos(\varphi_{k} + 90 - \beta)}{cos(90 - \beta)(1 - \sqrt{k_{4}})}]2 ; (93)

k_{4} = \frac{sin(\varphi_{k} + \alpha_{f})sin(\varphi_{k})}{cos(90 - \beta - \alpha_{f})(cos90 - \beta)} ; (94)

\rho — обозначение то же, что в 7.9.

Нагрузка F_{k,h} , определенная по формуле (91), не может быть ни в каком случае больше нагрузки F_{b,j} , определенной по формуле (79) при замене в ней величин b и h_{j} на b_{k} и (h_{k} - h_{c}) соответственно.

Точка приложения равнодействующей нагрузки от подводной части ледяного образования принимается ниже уровня воды на 0,33(h_{k} - h_{c}) .

Примечание. Нагрузка на сооружение вертикального профиля определяется при \beta = 90^{\circ} .

Приложение А (рекомендуемое)

ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛН НА ОТКРЫТЫХ И ОГРАЖДЕННЫХ АКВАТОРИЯХ

Приложение А утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение Б (рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ ВЕТРОВОГО НАГОНА

Приложение Б утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение В (рекомендуемое)

Приложение В утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение Г (рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛНОВОЙ НАГРУЗКИ НА ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СТЕНЫ

Приложение Г утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

(рекомендуемое)

Приложение Д утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение Е (рекомендуемое)

НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА ОБТЕКАЕМЫЕ ПРЕГРАДЫ И СКВОЗНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Приложение Е утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

(рекомендуемое)

ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР ДАВЛЕНИЯ ОТ СУДОВЫХ ВОЛН

Приложение Ж утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

ВЕТРОВЫХ НАГРУЗОК

Приложение И утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение К (рекомендуемое)

КОЭФФИЦИЕНТЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕЧЕНИЯ НА ПЛАВУЧИЕ ОБЪЕКТЫ

Приложение К утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение Л (рекомендуемое)

РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ОТ НАВАЛА ПРИШВАРТОВАННОГО СУДНА НА ПРИЧАЛЬНОЕ СООРУЖЕНИЕ ПРИ ВОЛНЕНИИ

Приложение Л утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение М утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение Н (рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ШВАРТОВНЫХ КАНАТАХ

Приложение Н утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение П (рекомендуемое)

Приложение П утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение Р (справочное)

Приложение Р утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Приложение С (обязательное)

Приложение С утратило силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

Раздел утратил силу с 17.02.2019. — Приказ Минстроя России от 16.08.2018 № 531/пр.

---