1 часть

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

СНиП 2.06.04-82*

ГОССТРОЙ СССР

Москва 1989

РАЗРАБОТАНЫ ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева Минэнерго СССР (д-р техн. наук Д.Д. Леппо - научный руководитель и редактор работ; канд. техн. наук А.П. Пак - руководитель темы; кандидаты техн. наук Л.Б. Певзнер и И.Н. Шаталина; И.Я. Попов и О.С. Наумов) при участии организаций Минобороны (доктора техн. наук П.П. Кульмач и А.М. Жуковец; кандидаты техн. наук Б.В. Балашов, Н.Г. Заритовский, Н.Н. Загрядская, В.В. Каплун и С.С. Мищенко); Союзморниипроекта Минморфлота (д-р. физ.-мат. наук Ю. М. Крылов, канд. физ.-мат. наук С.С. Стрекалов, канд. техн. наук И.Б. Тишкин); Института водных проблем АН СССР (канд. техн. наук Г.Ф. Красножон); Госу­дарственного океанографического института Госкомгидромета (д-р физ.-мат. наук Г.В. Матушевский); МИСИ им. В.В. Куйбышева Минвуза СССР (д-р техн. наук Г.Н. Смирнов, канд. техн. наук И.Ш. Халфин); Ленинградского института водного транспорта Минречфлота РСФСР (д-р техн. наук В. К. Штенцель) ; ЦНИИСа Минтрансстроя (д-р техн. наук А.И. Кузнецов, кандидаты техн. наук Г.Д. Хасхачих, Л.А. Морозов); НИИЖТа МПС (д-р техн. наук К. Н. Коржавин) и института Гипроморнефтегаз (кандида­ты техн. наук М.Ф. Курбанов и В.Г. Саркисов) и ВНИПИ Морнефтегаэ (д-р физ.-мат. наук С.А Вершинин) Мингазпрома.

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

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

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

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

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

Постановлением Госстроя СССР от 10 октября 1988 г. №208 утверждено и введено в действие с 1 января 1989г. Разработанное ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева Минэнерго СССР приведенное ниже изменение №2 СНиП 2.06.04-82 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)", утвержденного постановлением Госстроя СССР от 15 июня 1982 г. №161.

Пункт 6* приложения 1 изложить в новой редакции:

"6*. Высоту ветрового вагона , м, следует принимать по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии (без учета конфигурации береговой линии и при постоянной глубине дна d) допускается определять по формуле

, (148*)

где a_w- угол между продольной осью водоема и направ­лением ветра, град;

V_w - расчетная скорости ветра, определяемая но р. 9*;

L - разгон, м.

K_w - коэффициент, принимаемый по табл. 2*

Таблица 2*

Настоящие нормы распространяются на речные и морские гидро­тех­нические сооружения при проек­тировании вновь строящихся и реконструкции су­ществующих объектов.

Нормы устанавливают нормативные значении нагрузок и воздействий от волн, льда и судов на гидротехнические сооружения. Расчетная нагрузка должна определяться как произведение норматив­ной нагрузки на коэффициент надежности по на­грузкам g_f, учитывающий возможное отклонение нагрузки в неблагоприятную сторону от ее норма­тивного значения; g_f должен приниматься согласно требованиям, приведенным в главе СНиП по основ­ным положениям проектирования речных гидро­технических сооружений.

Нагрузки от волн и льда на гидротехнические сооружения I класса, а также расчетные элементы волн на открытых и огражденных акваториях необ­ходимо уточнять на основе натурных наблюдений и лабораторных исследований.

1. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛН НА ГИДРОТЕХНИ­ЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО И ОТКОСНОГО ПРОФИЛЕЙ

НАГРУЗКИ ОТ СТОЯЩИХ ВОЛН НА СООРУЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬ­НОГО ПРОФИЛЯ

1.1. Расчет сооружений на воздействие стоячих волн со стороны открытой акватории (рис. 1) дол­жен производиться при глубине до дна d_b>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

, (1)

где d_f - глубина над подошвой сооружения, м;

k_br - коэффициент, принимаемый по гра­фикам рис. 2;

h - высота бегущей волны, м, принима­емая по приложению 1.

Рис.1. Эпюры давления стоячих волн на вертикальную стену со стороны открытой акватории

а - при гребне волны; б - При ложбине волны (с эпюрами взвешивающего волнового давления на берменные мас­сивы)

Рис. 2. Графики значения коэффициента k_br

1.2. Возвышение или понижение свободной вол­новой поверхности h, м, у вертикальной стены, от­считываемое от расчетного уровня воды, должно определяться по формуле

, (2)

- круговая частота волны;

- средний период волны, с;

t - время, с;

l - средняя длина волны, м.

При действии стоячей волны на вертикальную стену необходимо предусматривать три случая оп­ределения h по формуле (2) для следующих значений cos wt:

а) cos wt = 1 - при подходе к стене вершины волны, возвыша­ющейся над расчетным уровнем на h_max, м;

б) 1> cos wt > 0 - при максимальном значении горизонтальной линейной волновой нагрузки Р_xс, кН/м, для гребня волны, возвышающегося над рас­четным уровнем на h_с, в этом случае значение cos wt должно определяться по формуле

, (3)

в) cos wt = -1 - при максимальном значении го­ризонтальной линейной волновой нагрузки Р_xt, кН/м, для подошвы волны, расположенной ниже расчетного уровня на h_t.

Примечание. При и во всех других случа­ях, когда по формуле (3) значение cos wt > 1, необходимо в дальнейшем при расчетах принимать cos wt = 1.

1.3. В глубоководной зоне горизонтальную ли­нейную нагрузку на вертикальную стену Р_x, кН/м, при гребне или ложбине стоячей волны (см. рис. 1) необходимо принимать по эпюре волнового давле­ния, при этом величина р, кПа, на глубине z, м, должна определяться по формуле

где r - плотность воды, т/м³;

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

z - координаты точек (z₁ =h_c, z₂ = 0, ... z_n =d), м, отсчитываемыми от расчетного уровня.

Для гребня при z₁ =h_c, а для ложбины при z₆ = 0, следует принимать p = 0.

1.4. В мелководной зоне горизонтальную линей­ную нагрузку на вертикальную стену Р_x,. кН/м, при гребне и ложбине стоячей волны (см. рис. 1) необ­ходимо принимать по эпюре волнового давления, при этом величина р, кПа, на глубине z, м, должна определяться по табл. 1.

Таблица 1

Рис. 3. Графики значений коэффициентов k₂ и k₃

Рис. 4. Графики значений коэффициентов k₄ и k₅

Рис. 5. Графики значений коэффициентов k₈ и k₉

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

1.5*. Волновое давление р, кПа, на вертикальную стену с возвыше­нием над расчетным уровнем верха сооружения z_sup, м, на величину менее h_max, м, следует определять согласно пп.1.3 и 1.4 с последу­ющим умножением полученных значений давле­ния на коэффициент к_с, определяемый по формуле

, (5)

где знаки "плюс" и "минус" соответствуют положе­нию верха сооружения выше или ниже расчетного уровня воды.

Возвышение или понижение свободной волновой поверхности h, определенное по п.1.2, следует также умножать на коэффициент к_с.

Горизонтальная линейная волновая нагрузка Р_xc, кН/м, в рассматриваемом случае должна опре­деляться по площади эпюры волнового давления в пределах высоты вертикальной стены.

1.6. При подходе фронта волны к сооружению под углом a, град, со стороны открытой акватории (в расчетах устойчивости сооружения и прочности грунтов основания) линейную волновую нагрузку на вертикальную стену, определенную согласно пп.1.3 и 1.4, необходимо уменьшать путем умноже­ния ее на коэффициент k_cs, принимаемый равным:

Примечание. При перемещении фронта волн вдоль стены, т.е. для a, близких или равных 90 град, волновую нагрузку следует определять согласно п.1.7.

1.7. Горизонтальную нагрузку от дифрагированных волн со стороны огражденной акватории следу­ет определять при относительной длине секции со­оружения ; при этом расчетную эпюру вол­нового давления со значениями р, кПа, допускается выполнять по трем точкам, рассматривая следую­щие случаи:

а) вершина волны совмещена с серединой секции сооружения (рис. 6, а) :

б) подошва волны совмещена с серединой секции сооружения (рис. 6, б) :

z₁ =0, p₁ = 0; (9)

где h_dif - высота дифрагированной волны, м, оп­ределяемая согласно обязательному прил. 1;

k_l - коэффициент, принимаемый по табл. 2.

Рис.6. Эпюры давления дифрагированных волн на вертикальную стену со стороны огражденной акватории

а - при гребне волны; б - при ложбине волны

Таблица 2

1.8. Взвешивающее волновое давление в горизон­тальных швах массивовой кладки и по подошве со­оружения следует принимать равным соответствую­щим величинам горизонтального волнового давле­ния в крайних точках (см. рис. 1 и 6) при линейном изменении его в пределах ширины сооружения.

1.9. Максимальную донную скорость v_b,max, м/с, перед вертикаль­ной стеной (от действия стоячих волн) на расстоянии 0,25 от передней грани стены необходимо определять по формуле

(12)

где k_sl - коэффициент, принимаемый по табл. 3.

Таблица 3

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

Рис.7. График допускаемых значений неразмывающих донных скоростей

1.10. Эпюра взвешивающего волнового давления на берменные массивы должна приниматься трапеце­идальной, согласно рис. 1, б, с ординатами р_br,i, кПа, определяемыми (при i = 1, 2 или 3) по фор­муле

, (13)

где х_i - расстояние от стены до соответствующей грани массива, м;

k_br - коэффициент, принимаемый по табл.4;

p_f - волновое давление на уровне подошвы сооружения.

Таблица 4

НАГРУЗКИ ОТ РАЗБИВАЮЩИХСЯ И ПРИБОЙНЫХ ВОЛН НА СООРУЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

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

Рис.8. Эпюры давления разбивающихся волн на вертикальную стену

Горизонтальную линейную нагрузку P_xc, кН/м, от разбивающихся волн необходимо принимать по площади эпюры бокового волнового давления, при этом величины р, кПа, для значений ординат z, м, следует определять по формулам:

z₁ = -h, p₁ = 0; (14)

z₂ = 0, p₂ = 1,5rgh; (15)

z₃ = d_f, . (16)

Вертикальную линейную нагрузку Р_zс, кН/м, от разбивающихся волн следует принимать равной пло­щади эпюры взвешивающего волнового давления и определять по формуле

, (17)

где m - коэффициент, принимаемый по табл. 5.

Таблица 5

Максимальную скорость воды v_f,max, м/с, над поверхностью бермы перед вертикальной стеной при разбивающихся волнах необходимо определять по формуле

(18)

1.12. Расчет сооружений на воздействие прибой­ных волн со сторо­ны открытой акватории должен производиться при глубине d_bЈd_cr на примыкаю­щем к стене участке дна протяженностью не менее 0,5, м (рис. 9), при этом возвышение вершины максимальной прибойной волны h_c,sur, м, над рас­четным уровнем следует определять по формуле

h_c,sur = -0,5d_f - h_sur, (19)

где h_sur - высота прибойной волны, м;

d_cr - критическая глубина, м.

Рис.9. Эпюры давления прибойных воли на вертикальную стену

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

Горизонтальную линейную нагрузку Р_xc, кН/м, от прибойных волн необходимо принимать по пло­щади эпюры бокового волнового давления, при этом величины р, кПа, для значений ординат z, м, должны определяться по формулам:

z₁ = -h_sur, p₁ = 0; (20)

, p₂ = 1,5rgh_sur; (21)

z₃ = d_f, , (22)

где - средняя длина прибойной волны, м.

Вертикальную линейную нагрузку Р_zc, кН/м, от прибойных волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления (с вы­сотой р₃) и определять по формуле:

. (23)

Максимальная донная скорость прибойной волны v_{b, max}, м/с, перед вертикальной стеной со стороны открытой акватории должна определяться по фор­муле:

, (24)

1.13. Определение нагрузок на вертикальную сте­ну от воздействия разбивающихся и прибойных волн (см. рис.8 и 9) при надлежащем обосновании допускается производить динамическими методами, учитывающими импульсы давления и инерционные силы.

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛН НА СООРУЖЕНИЯ ОТКОСНОГО ПРОФИЛЯ

1.14*. Высоту наката на откос волн обеспечен­ностью 1 % по накату (h_run1%, м) для фронтально подходящих волн при глубине перед сооружением d і 2h_1% надлежит определять по формуле

h_run1% = k_rk_pk_spk_runh_1% , (25)

где k_r и k_p - коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по табл.6;

k_sp - коэффициент, принимаемый по табл. 7*;

k_run - коэффициент, принимаемый по графи­кам рис.10* в зависимости от пологости волны на глубокой воде.

При глубине перед сооружением d < 2h_1% коэф­фициент k_run необхо­димо принимать для значений пологости волны, указанной на рис. 10* в скобках и определяемой при глубине d = 2h_1%.

Высоту наката на откос волн обеспеченностью i, %, по накату необходимо определять умножением полученного по формуле (25) значения h_run1%, м, на коэффициент k_i принимаемый по табл.8.

Таблица 6

Таблица 7*

Таблица 8

Рис. 10*. Графики значений коэффициента k_run

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

Таблица 9

Примечание. При определении высоты наката волн на песчаные и гравийно - галечниковые пляжи необходимо учитывать изменение уклона пляжа во время шторма. Наибольшее понижение пляжа в створе уреза воды следует принимать равным 0,3h, м, с выклиниванием на нулевые значения на берегу до высоты наибольшего наката, а в море до глубины d = d_cr, м, для размываемых грунтов или на глубине d = d_{cr, u}, м, - для неразмываемых грунтов (где h, d_cr и d_{cr, u} - соответственно высота волны и глубина воды в створах первого и последнего обрушений, м).

1.15. Эпюра волнового давления на откос при 1,5 Ј ctg j Ј 5, укреп­лен­ный монолитными или сборными плитами, должна приниматься по рис.11, при этом максимальное расчетное волновое давле­ние р_d, кПа, необходимо определять по формуле:

p_d = k_s k_f p_rel rgh, (26)

где k_s - коэффициент, определяемый по фор­муле

; (27)

k_f - коэффициент, принимаемый по табл.10;

p_rel - максимальное относительное волно­вое давление на откос в точке 2 (см. рис.11), принимаемое по табл. 11.

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

Таблица 10

Таблица 11

Ордината z₂, м, точки 2 приложения максималь­ного расчетного волнового давления p_d должна оп­ределяться по формуле:

, (28)

где А и В- величины, м, определяемые по форму­лам:

; (29)

(30)

Ордината z₃, м, соответствующая высоте нака­та волн на откос, должна определяться согласно п. 1.4*.

На участках крепления по откосу выше и ниже точки 2 (см. рис.11) следует принимать значения ординат эпюры волнового давления р, кПа, на рас­стояниях, м:

при l₁ = 0,0125L_j и l₃ = 0,0265L_j р = 0,4p_d;

при l₂ = 0,0325L_j и l₄ = 0,0675L_j р = 0,1p_d,

где . (31)

Ординаты эпюры волнового противодавления р_c, кПа, на плиты крепления откосов следует опре­делять по формуле:

p_c = k_s k_f p_c,rel rgh, (32)

где p_c,rel - относительное волновое противодав­ление,

.

Рис.12. Графики для определения относительного волнового противодавления

1.16. Нагрузку от волн на откос, укрепленный плитами, для сооружений I и II класса при высоте волн более 1,5 м обеспеченностью 1 % в системе до­пускается при надлежащем обосновании определять методами, в которых учитывается нерегулярность ветровых волн.

При наличии берм и переменных уклонов отдель­ных участков сооружений откосного профиля на­грузки от волн на крепления откосов необходимо определять по данным лабораторных исследований.

1.17*. При проектировании сооружений откосно­го профиля и креплений откосов из рваного камня, обыкновенных и фасонных бетонных или железобе­тонных блоков массу отдельного элемента m или m_z, т, соответствующую состоянию его предельного равновесия от действия ветровых волн, необходимо определять:

при расположении камня или блока на участке откоса от верха сооружения до глубины z = 0,7h по формуле

; (33)*

то же, при z > 0,7h по формуле

; (34)

где k_fr - коэффициент, принимаемый по табл.12*; при > 15, а также при наличии бермы k_fr следует уточнять по опытным данным;

р_m - плотность камня, т/м³.

Таблица 12*

1.18. При проектировании крепления откосов со­оружений из несор­ти­ро­ванной каменной наброски необходимо, чтобы значение коэф­фици­ента k_gr зер­нового состава находилось в границах заштрихован­ной зоны, приведенной на графике рис.13.

Значение коэффициента k_gr должно определяться по формуле:

, (35)

где m - масса камня, определяемая по п.1.17*, т;

m_i - масса камня, большая или меньшая расчетной, т;

D_ba,i и D_ba - диаметры фракций камня, см, приведенные к диаметру шара, имеющего массу соответственно m_i и m.

Зерновой состав несортированной каменной на­броски для крепле­ния откосов, соответствующий заштрихованной зоне (см. рис.13), следует считать пригодным только для сооружений с откосами, пологость которых находится в пределах 3 Ј ctg j Ј 5, а высота расчетной волны - 3 м и менее.

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

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

Таблица 12а*

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

Таблица 12б*

2. НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА ОБТЕКАЕМЫЕ ПРЕГРАДЫ И СКВОЗНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА ВЕРТИКАЛЬНУЮ ОБТЕКАЕМУЮ ПРЕГРАДУ

2.1. Максимальную силу от воздействия волн Q_max, кН, на верти­каль­ную обтекаемую преграду с поперечными размерами a Ј 0,4l и b Ј 0,4l (рис.14, а) при d > d_cr необходимо определять из ряда значений, получаемых при различных положе­ниях преграды относи­тельно вершины волны х = х/l, по формуле:

Q_max = Q_{i, max} d_i + Q_{v, max} d_v , (36)

где Q_{i, max} и Q_{v, max} - соответственно инерционный и скоростной компоненты силы от воз­действия волн, кН, определяемые по формулам:

; (37)

; (38)

d_i и d_v - коэффициенты сочетания инерционно­го и скоростного компонентов макси­мальной силы от воздействия волн, принимаемые соответственно по гра­фикам 1 и 2 рис.15;

h и l - высота и длина расчетной волны, при­нимаемые согласно п. 4 обязательно­го прил.1;

a - размер преграды по лучу волны, м;

b - размер преграды по нормали к лучу волны, м;

k_v - коэффициент, принимаемый по табл.13;

a_i и a_v - инерционный и скоростной коэффици­енты глубины, принимаемые соответ­ственно по графикам а и б рис.16;

b_i и b_v - инерционный и скоростной коэффициенты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и пря­моугольника, принимаемые по графи­кам рис.17.

Таблица 13

Примечания: 1. Расчет сквозных сооружений или отдельно стоящих обтекаемых преград на нагрузки от волн должен производиться, как правило, с учетом шероховатости их поверхности. При наличии опытных данных по снижению влияния коррозии и морских обрастаний коэффициенты формы необходимо определять по формулам:

; (39)

, (40)

где C_i и C_v - уточненные опытные значения коэффициентов инерционного и скоростного сопротив­лений.

2. При подходе волн под углом к обтекаемой преграде (в виде эллипса или прямоугольника) допускается коэффициенты формы определять интерполяцией между их значениями по главным осям.

3. Максимальную силу от воздействий волн Q_max, кН, на вертикальную обтека­емую преграду при значении допускается принимать Q_max = Q_i,max, а при значении принимать Q_max = Q_{v, max},; в других случаях Q_max сле­дует определять из ряда значе­ний, полученных по формуле (36) при различных х.

Рис. 14. Схемы к определению волновых нагрузок на обтекаемые преграды

а - вертикальные; б - горизонтальные

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

Рис.16. Графики значений инерционного a_i и скоростного a_v коэффициентов глубины

Рис.17. Графики значений инерционного b_i и скоростного коэффициентов формы (для эллиптических преград - сплошные линии, при призматических - штриховые линии) в зависимости от a/b (для Q, q и P_x ) или b/a (для P_z)

1 - для шероховатой эллиптической преграды; 2 - глад­кой; 3 - шероховатой в подводной и гладкой в надводной частях вертикальной эллиптической преграды

2.2. Линейную нагрузку от волн q, кН/м, на вертикальную обтека­емую преграду на глубине z, м, при максимальной силе от воздействия волн Q_max (см. рис.14, а) необходимо определять по фор­муле

q = q_i,maxd_xi + q_v,maxd_xv (41)

где q_i,max и q_v,max - инерционный и скоростной компоненты максимальной линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по фор­мулам:

; (42)

; (43)

d_xi и d_xv - коэффициенты сочетания инерционно­го и скоростного компонентов линей­ной нагрузки от волн, принимаемые соответ­ственно по графикам 1 и 2 рис. 18 при значении x согласно п.2.1;

q_xi и q_xv - коэффициенты линейной нагрузки от волн, принимаемые по графикам а и б рис.19 при значениях относительной глубины .

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

2.3. Превышение взволнованной поверхности h, м, над расчетным уровнем должно определяться по формуле:

h = h_relh (44)

где h_rel - относительное превышение взволно­ванной поверхности, определяемое по рис.20.

Превышение средней волновой линии над рас­четным уровнем Dd, м, следует определять по фор­муле

Dd = (h_c,rel + 0,5)h (45)

где h_c,re - относительное превышение вершины волны, определя­емое по рис.20 при значении c = 0.

2.4. Нагрузки от волн Q и q на вертикальную об­текаемую преграду при любом ее расположении x, м, относительно вершины волны следует опреде­лять по формулам (36) и (41), при этом коэффи­циенты d_i и d_v должны приниматься по графикам 1 и 2 рис.15, а d_xi и d_xv - по графикам 1 и 2 рис. 18 для данного значения c = x/l.

2.5. Расстояние z_Qmax, м, от расчетного уровня воды до точки приложения максимальной силы от воздействия волн на вертикальную обтекаемую пре­граду Q_max необходимо определять по формуле

, (46)

где d_i и d_v - коэффициенты, принимаемые по гра­фикам 1 и 2 рис.15 при к , соответствующем Q_max;

z_Q,i и z_Q,v - ординаты точек приложения соответ­ственно инерционного и скоростного компонентов сил, м, определяемые по формулам:

; (47)

(48)

и - относительные ординаты точек приложения инерционного и скоростного компонентов сил, принимаемые по графикам рис.21:

m_i и m_v - инерционный и скоростной коэффи­циенты фазы, принимаемые по графи­кам рис.22.

Рис.19. Графики коэффициентов линейной нагрузки от волн q_xi, q_xv, q_zv при d/l:

1) 0,1; 2) 0,15; 3) 0,2; 4) 0,3; 5) 0,5; 6) 1; 7) 5 и l/h = 8-15 - штриховые линии

Расстояние z_Q от расчетного уровня воды до точ­ки приложения си­лы Q при любом удалении x от вершины волны до преграды следует опре­­делять по формуле (46), при этом коэффициенты d_i и d_v дол­жны при­ни­маться согласно графикам 1 и 2 рис.15 для данного значения c=x/l.

Рис.20. График значений коэффициента h_rel

1 - при d/l = 0,5 и l/h = 40; 2 - при d/l = 0.5 и l/h = 20, а также при d/l = 0,2 и l/h = 40; 3 - при d/l = 0,5 и l/h = 10, а также при d/l = 0,2 и l/h = 20; 4 - при d/l = 0,2 и l/h = 10

Рис.21. Графики значений относительных координат

1 - ; 2 -

Рис.22. Графики значений инерционного m_i, и скоростного m_v коэффициентов фазы

НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ ОБТЕКАЕМУЮ ПРЕГРАДУ

2.6. Максимальное значение равнодействующей линейной нагрузки от волн P_max ,кН/м, на горизон­тальную обтекаемую преграду (см. рис.14, б) с поперечными размерами a Ј 0,1l, м, и b Ј 0,1l, м, при z_c і b но (zc - b/2) > h/2 и при (d -z_c) і b должно определяться по формуле

(49)

для двух случаев:

с максимальной горизонтальной составляющей линейной нагрузки P_x,max, кН/м, при соответствую­щем значении вертикальной составляю­щей линей­ной нагрузки P_z кН/м;

с максимальной вертикальной составляющей линейной нагрузки P_z,max, кН/м, при соответствую­щем значении горизонтальной составляющей линей­ной нагрузки P_x, кН/м.

Расстояние x, м, от вершины волны до центра преграды при действии максимальных линейных нагрузок P_x,max и P_z,max должны определяться по относительной величине c = x/l, принимаемой согласно рис.18 и 23.

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

2.7. Максимальное значение горизонтальной сос­тавляющей линей­ной нагрузки от волн P_x,max, кН/м, на горизонтальную обтекаемую преграду необходимо определять из ряда величин, получае­мых при различных значениях x, по формуле

P_x,max = P_xid_xi + P_xvd_xv, (50)

где P_xi и P_xv - инерционный и скоростной компоненты горизонтальной составляющей ли­нейной нагрузки от волн, кН/м, опре­деляемые по формулам:

; (51)

; (52)

d_xi и d_xv - коэффициенты сочетания инерционно­го и скоростного компонентов линей­ной нагрузки от волн, принимаемые соответ­ственно по графикам 1 и 2 рис.18 при значении x согласно п.2.1;

q_xi и q_xv - обозначения те же, что и в п.2.2;

b_i и b_v - инерционный и скоростной коэффици­енты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и пря­моугольника, принимаемые по графи­кам рис.17 при значениях a/b - для горизонтальной и b/a - вертикальной составляющих нагрузки.

2.8. Максимальную величину вертикальной со­ставляющей линей­ной нагрузки от волн на горизон­тальную обтекаемую преграду P_z,max, кН/м, необ­ходимо определять из ряда величин, получаемых при разных значениях x, по формуле:

P_z,max = P_zid_zi + P_zvd_zv, (53)

где P_zi и P_zv - инерционный и скоростной компоненты вертикальной составляющей линей­ной нагрузки от волн, кН/м, опреде­ляемые по формулам:

; (54)

; (55)

d_zi и d_zv - инерционный и скоростной коэффи­циенты сочетания, принимаемые по графикам 1 и 2 рис.23 при значении x согласно п.2.1;

q_zi и q_zv - коэффициенты линейной нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам в и г рис.19 при значениях относительной ординаты

;

b_i и b_v - обозначения те же, что и в п.2.7.

2.9. Значение горизонтальной P_x , кН/м, или вер­тикальной P_z, кН/м, составляющих линейной на­грузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду при любом ее расположении х относитель­но вершины волны следует определять соответ­ственно по формуле (50) или (53), при этом коэф­фициенты сочетания d_xi, d_xv или d_zi, d_zv должны приниматься по графикам рис.18 и 23 для задан­ного значения c = x/l.

2.10. Максимальное значение равнодействующей линейной нагрузки от волн P_max, кН/м, на лежа­щую на дне цилиндрическую преграду (см. рис.14, б), диаметр которой D Ј 0,1l, м, и D Ј 0,1d, м, должно определяться по формуле (49) для двух случаев:

с максимальной горизонтальной составляющей линейной нагрузки Р_x,max, кН/м, при соответствую­щем значении вертикальной составляю­щей линей­ной нагрузки P_z, кН/м;

с максимальной вертикальной составляющей ли­нейной нагрузки P_z,max, кН/м, при соответствую­щем значении горизонтальной составля­ющей линей­ной нагрузки Р_x, кН/м.

2.11. Максимальную горизонтальную Р_х,max, кН/м, и соответству­ющую вертикальную Р_z, кН/м, проекции линейной нагрузки от волн, действующих на лежащую на дне цилиндрическую преграду, не­обходимо определять по формулам:

P_x,max =P_xid_xi + P_xvd_xv; (56)

, (57)

где P_xi и P_xv - соответственно инерционный и скоростной компоненты горизонтальной составляющей линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по форму­лам:

; (58)

; (59)

d_xi и d_xv, q_xi и q_xv - обозначения те же, что в п.2.7.

Максимальную вертикальную Р_z,max, кН/м, и со­ответствующую горизонтальную Р_x, кН/м, проек­ции линейной нагрузки от волн необходимо прини­мать равными и P_x = P_xv.

НАГРУЗКИ ОТ РАЗБИВАЮЩИХСЯ ВОЛН НА ВЕРТИКАЛЬ­НУЮ ОБТЕКАЕМУЮ ПРЕГРАДУ

2.12. Максимальную силу от воздействия разби­вающихся (разрушающихся) волн Q_cr,max, кН, на вертикальную цилиндрическую преграду, диаметр которой D Ј 0,4d_cr, м, необходимо определять по отдельным значениям силы от воздействий волн Q_cr, кН, полученным для ряда положений преграды относительно вершины волны (рис.24, а) с интерва­лом , начиная с (где х - расстояние, м, от вершины разбивающейся волны до оси верти­кальной цилиндрической преграды).

Сила от воздействия волн Q_cr, кН, для любого положения цилиндрической преграды относительно вершины волны должна определяться по формуле

Q_cr = Q_i,cr + Q_v,cr, (60)

где Q_i,cr и Q_v,cr - инерционный и скоростной компоненты силы от воздействия разбиваю­щихся волн, кН, определяемые по формулам:

, (61)

, (62)

где d_t - глубина воды под подошвой волны, м, принимаемая равной (см. рис.24, а):

d_t = d_cr - (h_sur - h_c,sur); (63)

h_sur - высота (трансформированной) волны, м, при первом обрушении в мелководной зоне с соблюдением условия h_sur Ј0,8d_t;

h_c,sur -превышение над расчетным уровнем воды вершины (при первом обруше­нии) волны, м;

d_i,cr - инерционный и скоростной коэффициенты, принимаемые по графикам рис. 24, б.

Рис. 24. Схема к определению нагрузок от разбивающихся волн и графики значений коэффициентов d_i,cr - кривая 1и d_v,cr - кривая 2

2.13. Линейную нагрузку от разбивающихся волн q_cr, кН/м, на вертикальную цилиндрическую преграду на глубине z, м, от расчетного уровня (см. рис. 24, a) при относительном удалении оси преграды от вершины волны необходимо определять по формуле

q_cr =q_i,cr + q_v,cr, (64)

где q_i,cr и q_v,cr - инерционный и скоростной компоненты, линейной нагрузки от разбиваю­щихся волн на вертикальную прегра­ду, кН/м, определяемые по форму­лам:

; (65)

, (66)

где e_i,cr и e_v,cr - инерционный и скоростной коэффициенты, принимаемые соответственно по графикам а и б рис. 25 при значениях относительной глубины

Примечание. Коэффициенты d_i,cr (рис.24б) и e_i,cr (рис.25б а) следует при­нимать положи­тельными при x/d_t > 0 и отрицательными при x/d_t < 0.

Рис.25. Графики значений инерционного e_i,cr и скоростного e_v,cr коэффициентов

НАГРУЗКИ ОТ ВОЛН НА СКВОЗНОЕ СООРУЖЕНИЕ ИЗ ОБТЕКАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

2.14. Нагрузку от волн на сквозное сооружение в виде стержневой системы необходимо получать суммированием нагрузок, определен­ных согласно пп.2.1-2.9 как на отдельно стоящие преграды с учетом положения каждого элемента относительно профиля расчетной волны. Элементы сооружения следует принимать как отдельно стоящие обтекае­мые преграды при расстояниях между их осями l, м, равных и более трех диаметров D, м; при l < 3D (где D - наибольший диаметр элемента) волновую нагрузку, полученную на отдельно стоя­щий элемент сооружения, необходимо умножать на коэффициенты сближения по фронту y_t и лучу y_l волн, принимаемые по табл.14.

Таблица 14

Относительное расстояние между ося­ми преград l/D	Коэффициенты сближения yt и yl при значениях относительных диаметров D/l
	yt		yl
	0,1	0,05	0,1	0,06
3	1	1	1	1
2,5	1	1,05	1	0,98
2	1,04	1,15	0,97	0,92
1,5	1,2	1,4	0,87	0,8
1,25	1,4	1,65	0,72	0,68

2.15. Нагрузки от волн на наклонный элемент сквозного сооруже­ния необходимо получать по эпюрам горизонтальной и вертикальной составляю­щих нагрузки, ординаты которых должны опреде­ляться согласно п.2.9 с учетом заглубления под расчетный уровень и удаления от вершины расчет­ной волны отдельных участков элемента.

Примечание. Нагрузку от волн на элементы сооружения, наклоненные к горизонтали под углом менее 25°, определять соответственно по пп.2.4 и 2.8 как на вертикальную или горизонтальную обтекаемую преграду.

2.16. Динамическую нагрузку от воздействия не­регулярных ветро­вых волн на сквозное сооружение из обтекаемых элементов следует определять умно­жением значения статической нагрузки, полученной согласно пп.2.14 и 2.15 от волн с высотой заданной обеспеченности в системе и средней длиной, на коэффициент динамичности k_d, принимаемый по табл. 15.

При отношениях периодов необходи­мо выполнять динамический расчет сооружения.

Таблица 15

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

2.17* Максимальный опрокидывающий момент M_z,por, кНЧм, от волнового давления на сплошное днище вертикальной кругло­цилиндрической прегра­ды, расположенной на гравийно-галечниковом или каменнонабросном основании, относительно центра днища следует определять по формуле

(66а) *

где b_por - коэффициент опрокидывающего мо­мента с учетом проницаемости основания, принимаемый по табл.15а*.

Полный максимальный опрокидывающий мо­мент, действующий на преграду, определяется как сумма двух моментов: момента от максимальной силы Q_max, равного произведению этой силы, опре­деляемой по п.2.1, на плечо, определяемое по п.2.5, и максимального момента, определяемого по фор­муле (66а) * и совпадающего по фазе с максималь­ной силой Q_max.

Таблица 15а*

d/l	Значения коэффициентов bpor при D/l
	0,2	0,25	0,3	0,4
0,12	0,67	0,76	0,82	0,81
0,15	0,59	0,68	0,73	0,73
0,2	0,46	0,52	0,57	0,56
0,25	0,35	0,42	0,44	0,42
0,3	0,26	0,29	0,32	0,32
0,4	0,14	0,15	0,17	0,17
0,5	0,07	0,08	0,09	0,09

2.18*. Волновое давление р, кПа, в точке поверх­ности вертикаль­ной круглоцилиндрической прегра­ды на глубине z > 0 в момент максимума горизон­тальной силы Q_max необходимо определять по формуле

, (66 б)*

где c - коэффициент распределения давления, принимаемый по табл.15 б*

Таблица 15 б*

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

Давление р в точках, лежащих выше расчетного уровня воды (z<0), при c > 0 принимается по линейному закону между р на уровне c = 0, опреде­ляемым по формуле (66 б)*, и р = 0 на уровне z = -ch; а при c<0 для точек на глубине 0 Ј z Ј -ch - также по линейному закону между р=0 при z = 0 и р, определяемым по формуле (66 б)* при z = -ch.

2.19*. Максимальную донную скорость v_b,max, м/с, в точках, распо­ло­женных на контуре преграды (q = 90° и 270°) и впереди преграды на расстоянии 0,25l от контура преграды (в q = 0°), следует опре­делять по формуле

, (66в)*

где коэффициент j_v принимается по табл.15в*

Таблица 15в*

3. НАГРУЗКИ ОТ ВЕТРОВЫХ ВОЛН НА БЕРЕГО­УКРЕПИ­ТЕЛЬ­НЫЕ СООРУЖЕНИЯ , И СУДОВЫХ ВОЛН НА КРЕПЛЕНИЯ БЕРЕГОВ КАНАЛОВ

НАГРУЗКИ ОТ ВЕТРОВЫХ ВОЛН НА БЕРЕГОУКРЕ­ПИ­ТЕЛЬ­НЫЕ СООРУЖЕНИЯ

3.1. Максимальные значения горизонтальной Р_х, кН/м, и вертикальных P_z и P_с, кН/м, проекций равнодействующей линейной нагрузки от волн на подводный волнолом при ложбине волны необходи­мо принимать по эпюрам бокового и взвешиваю­щего волнового давления (рис.26), при этом р, кПа, должно определяться в зависимости от z с учетом уклона дна i по формулам:

а) при уклоне i Ј 0,04:

z = z₁ при z₁ < z₂, p₁ = rg(z₁ -z₄); (67)

при z₁ і z₂, p₁ = p₂; (68)

z = z2, , (69)

z = z₃ = d, p₃ = k_wp₂; (70)

б) при уклоне дна i > 0,04:

z = z₁, p₁ определяется по формулам (67) и (68);

z = z₂, p₂ = rg(z₂ - z₄); (71)

z = z₃ =d, p₃ = p₂, (72)

где z₁ - ордината верха сооружения, м;

z₂ - ордината подошвы волны, м, по табл.16;

k_w - коэффициент, принимаемый по табл.17;

z₄ - ордината поверхности воды за под­водным волноломом, м, опре­деля­емая по формуле

z₄ = -k_rd(z₁ - z₅) +z₁; (73)

k_rd - коэффициент, принимаемый по табл.16;

z₅ - ордината гребня волны перед подводным волноломом, м, принимаемая по табл.16.

Рис.26. Эпюры волнового давления на подводный волнолом

Таблица 16

Таблица 17

Пологость волны	8-	10	15	20	25	30	35
Коэффициент kw	0,73	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	1

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

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

б) для подводного волнолома по табл.18.

Таблица 18

Максимальную донную скорость воды v_b,max, м/с, перед берегоукрепительным сооружением при разбивающихся и прибойных волнах надлежит оп­ределять соответственно по формулам (18) и (24).

Допускаемые значения неразмывающих лонных скоростей должны приниматься согласно п.1.9

3.3. Максимальные значения горизонтальной Р_x, кН/м, и верти­кальной Р_z, кН/м, проекций равно­действующей линейной нагрузки от разбивающихся и разрушающихся волн на вертикальную волноза­щитную стену (при отсутствии засыпки грунта со стороны берега) необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давлений (рис.27) , при этом значения р, кПа, и h_с, м, должны определяться в зависимости от места расположе­ния сооружения:

а) при расположении сооружения в створе пос­леднего обрушения прибойных волн (рис.27, а) по формулам:

; (74)

; (75)

Рис.27. Эпюры волнового давления на вертикальную волноза­щит­ную стену при расположении сооружения:

а - в зоне прибойной волны; б - в приурезовой зоне; в - за линией уреза

6) при расположении сооружения в приурезовой зоне (рис.27. 6) по формулам:

; (76)

; (77)

в) при расположении сооружения на берегу за пинией уреза в пределах наката волн (рис.27. в) по формулам:

; (78)

; (79)

где h_с - превышение гребня волны над расчет­ным уровнем в створе волнозащит­ной стены, м;

h_br - высота разбивающихся (разрушающихся) волн, м;

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

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

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

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

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

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

Примечания. 1. Если ордината верха сооружения z₁ і -0,3h, м, то величины волнового давления, определяемые по формулам (74), (76), (78), необходимо умножать на коэффициент k_zd, принимаемый по табл.19.

2. Нагрузки от прибойных волн на волнозащитные стены при расположении их в прибойной зоне следует определять согласно п.1.12.

Таблица 19

3.4. Максимальные значения горизонтальной Р_х, кН/м, и верти­кальной Р_z,, кН/м, проекций равно­действующей линейной нагрузки от разрушившихся волн на вертикальную волнозащитную стену (с за­сыпкой грунта со стороны берега) при откате волны необходимо принимать по эпюрам бокового и взве­шивающего волнового давлений (рис. 28), при этом значение p_r, кПа, должно определяться по формуле

р_r = rg(Dz_r-0,75h_br) (81)

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

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

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

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

3.6. Максимальные значения горизонтальных Р_х,ехt, Р_х,int кН, и вертикальной Р_z, кН, проекций равнодействующей линейной нагрузки от волн на элемент буны необходимо принимать по эпюрам бо­кового и взвешивающего волнового давления (рис.30), при этом значения волнового давления на внешнюю р_ехt, кПа, и теневую р_int, кПа, грани буны и соответствующие возвышения гребня волны h_ехt м, и h_int, м, должны определяться по форму­лам:

, (82)

, (83)

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

Рис. 30. Эпюры волнового давления на буну

Таблица 20

Грань буны	ctga	Коэффициент ka при значении
		0,03 и менее	0,05	0,1	0,2 и более
Внешняя	-	1	0,75	0,65	0,6
Теневая	0	1	0,75	0,65	0.6
	0,2	0,45	0,45	0,45	0,45
	0,5	0,18	0,22	0,3	0,35
	1	0	0	0	0

НАГРУЗКИ ОТ СУДОВЫХ ВОЛН НА КРЕПЛЕНИЯ БЕРЕГОВ КАНАЛОВ

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

, (84)*

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

d - коэффициент полноты водоизмещения судна;

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

; (85)

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

b - ширина канала, м, по урезу воды.

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

, (86)

где b_sl - коэффициент, принимаемый для отко­сов, облицованных сплошными плита­ми, равным 1,4, каменным моще­нием - 1,0 и каменной наброской - 0,8.

3.9. Максимальное значение линейной нагрузки от судовой волны на крепления берегов каналов P, кН/м, должно приниматься по эпюрам волнового давления (см. рис.31), при этом значения р, кПа, необходимо определять в зависимости от z по фор­мулам:

а) при накате волны на откос, укрепленный пли­тами (см. рис. 31, а):

z = z₁ = -h_rsh, p₁=0 (87)

z =z₂ =0, p₂ = 1,34rgh_sh (88)

z =z₃ =1,5h_sh, p₃=0,5rgh_sh; (89)

Рис.31. Эпюры давления судовых волн на крепления берегов каналов

а - при накате волны на откос; б - при откате волны с откоса; в - при ложбине волны у вертикальной стены

б) при откате волны с откоса, укрепленного пли­тами (см. рис. 31,б):

z =z₁ =Dz_f, p₁=0; (90)

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

z = z₃ = d_inf, p₃ = p₂ ; (92)

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

z =z₁ =Dz_f, p₁=0; (93)

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

z = z₃ =d_sh, p₃ =p₂; (95)

z =z₄ =d_sh+d_h, p₄=0, (96)

где d_inf - глубина низа крепления откоса, м;

d_h - глубина забивки шпунта, м;

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

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

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

0,1h_sh - для вертикальной шпунтовой стенки.

4. НАГРУЗКИ ОТ СУДОВ (ПЛАВУЧИХ ОБЪЕКТОВ) НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

4.1.* При расчете гидротехнических сооружений на нагрузки от судов (плавучих объектов) необхо­димо определять:

нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты согласно пп. 4.2 - 4.4*;

нагрузки от навала на причальное сооружение пришвартованного судна при действии ветра, тече­ния и волн согласно п. 4.7*;

нагрузки от навала судна при его подходе к пор­товому причальному сооружению согласно пп. 4.8*- 4.10;

нагрузки от натяжения швартовов при действии на судно ветра и течения согласно пп. 4.11 и 4.12.

НАГРУЗКИ ОТ ВЕТРА, ТЕЧЕНИЯ И ВОЛН НА ПЛАВУЧИЕ ОБЪЕКТЫ

4.2. Поперечную W_q, кН, и продольную W_n, кН, составляющие силы от воздействия ветра на пла­вучие объекты следует определять по формулам:

для судов и плавучих причалов с ошвартован­ными судами

; (97)

; (98)

для плавучих доков

; (99)

; (100)

где А_q и A_n - соответственно боковая и лобовая надводные площади парусности (силуэтов) плавучих объектов, м²;

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

x- коэффициент, принимаемый по табл. 21, в которой a_h - наиболь­ший горизонтальный размер попе­речного или продольного силуэ­тов надводной части плавучего объекта.

Примечание. Площади парусности следует определять с учетом площадей экранирующих преград, расположенных с наветренной стороны.

Таблица 21

Наибольший размер силуэта плавучего объекта аh, м	до 25	50	100	200 и более
Коэффициент x	1	0,8	0,65	0,5

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

; (101)

, (102)

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

v_t и v_l - поперечная и продольная составляющие скорости течения обеспечен­ностью 2 % га навигационный период, м/с.

4.4*. Максимальные значения поперечной Q, кН, и продольной N, кН, горизонтальных сил от воздей­ствия волн на плавучие объекты следует определять по формулам:

Q = cg₁rghA_l; (103)*

N = crghA_t, (104)

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

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

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

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

Рис. 32. График значений коэффициента c

Таблица 21а*

	0,5 и менее	1	2	3	4 и более
Коэффициент g1	1	0,73	0,5	0,42	0,4

Примечание. Период изменения волновой нагрузки следует принимать равным среднему периоду волн.

4.5. При расчете гидротехнических сооружений на действие нагрузок, передающихся от плавучих объектов на палы, корневые части причалов и анкерные опоры (для принятого количества, калибра и длины связей, значения натяжения связей в перво­начальном состоянии, массы подвесных грузов и места их закрепления), необходимо определять:

горизонтальные и вертикальные нагрузки на со­оружения и анкерные опоры;

наибольшие усилия в связях;

перемещения плавучих объектов.

Примечание. На морях с приливами и отливами определение усилий в элементах раскрепления следует производить при самом высоком и самом низком уровнях воды.

4.6. Нагрузки на анкерные опоры, усилия в свя­зях и перемещения плавучих объектов необходимо определять с учетом динамики действия волн, при этом соотношения периодов свободных и вынуж­денных колебаний плавучих объектов должны при­ниматься из условия недопущения резонансных явлений.

НАГРУЗКИ ОТ НАВАЛА

ПРИШВАРТОВАННОГО СУДНА НА СООРУЖЕНИЕ

4.7*. Линейную нагрузку от навала пришварто­ванного судна на сооружение q, кН/м, под действи­ем ветра, течения и волн, высота которых превыша­ет допускаемые значения по табл. 216*, следует определять по формуле

, (105)

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

l_d - длина участка контакта судна с со­оружением, м, принимаемая в за­висимости от соотношения длины причала L, м, и длины прямолинейной части борта судна (или обноса) l, м, соответственно: при L і l l_d =l;

при L<l l_d = L.

Примечание. Для причального фронта, образованного несколькими опорами или палами, распределение нагрузки от пришвартованного судна следует принимать только на те из них, которые располагаются в пределах прямолинейной части борта судна.

Таблица 216*

Угол подхода фронта волн к диаметральной плоскости судна a, град	Допускаемые высоты волн h5%, м, для судна с расчетным водоизмещением D , тыс т
	до 2	5	10	20	40	100	200 и более
До 45	0,6	0,7	0,9	1,1	1,2	1,5	1,8
90	0,9	1,2	1,5	1,8	2	2,5	3,2

НАГРУЗКИ ОТ НАВАЛА СУДНА ПРИ ПОДХОДЕ К СООРУЖЕНИЮ

4.8*. Кинетическую энергию навала судна Е_q, кДж, при подходе его к портовому причальному сооруже­нию следует определять по формуле

, (106)

где D - расчетное водоизмещение судна, т;

v - нормальная (к поверхности соору­жения) составляющая скорости подхода судна, м/с, принимаемая по табл. 22;

y - коэффициент, принимаемый по табл. 23, при этом для судов, швар­тующихся в балласте или порож­нем, табличные значения y необходимо уменьшать на 15%.

Примечание. При определении кинетической энергии навала морских судов водоизмещением до 5 тыс. т, швартующихся на незащищенной акватории, нормальную составляющую скорости подхода, принимаемую по табл. 22, следует увеличивать в 1,5 раза.

Таблица 22

Суда	Нормальная составляющая скорости подхода суд­на v, м/с, с расчетным водоизмещением D, тыс. т
	до 2	5	10	20	40	100	200 и более
Мор­ские	0,22	0,15	0,13	0,11	0,10	0,09	0,08
Речные	0,2	0,15	0,1	-	-	-	-

Таблица 23

Конструкции причальных сооружений	Коэффициент y для судов
	морских	речных
Набережные из обыкновенных или фасонных массивов, масси­вов-гигантов, оболочек большо­го диаметра и набережные уголкового типа; больверки, набереж­ные на свайных опорах с передним шпунтом	0,5	0,3
Набережные эстакадного или мос­тового типа, набережные на свай­ных опорах с задним шпунтом	0,55	0,4
Пирсы эстакадного или мостового типа, палы причальные	0,65	0,45
Палы причальные головные или разворотные	1,6	-

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

Рис. 33. Схема построения графиков зависимости деформаций отбойного устройства (и причального сооружения) f_t

а - от энергии E_tot; б - от нагрузки F_q

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

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

, (107)

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

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

F_n = mF_q, (108)

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

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

, (109)

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

y и D - обозначения те же, что и в п. 4.8*.

НАГРУЗКИ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ НАТЯЖЕНИЯ ШВАРТОВОВ

4.11. Нагрузки от натяжения швартовов должны определяться с учетом распределения на швартовные тумбы (или рымы) поперечной составляющей суммарной силы Q_tot, кН, от действия на одно рас­четное судно ветра и течения. Значения Q_tot, кН, принимаются согласно пп. 4.2 и 4.3

Воспринимаемую одной тумбой (или рымом) силу S, кН, на уровне козырька (рис. 34), независимо от количества судов, швартовы которых за­ведены за тумбу, а также ее поперечную S_q, кН, продольную S_n, кН, и вертикальную S_v, кН, проек­ции следует определять по формулам:

; (110)

; (111)

S_n = Scosa cosb; (112)

S_v = Ssinb, (113)

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

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

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

Таблица 24

Наибольшая длина судна lmax,м	50 и менее	150	250	300 и более
Наибольшее рассто­яние между тумба­ми ls, м	20	25	30	30
Число работающих тумб n	2	4	6	8

Значение силы от натяжения швартова S, кН, для судов речного флота должно приниматься по табл. 26.

Силу, передаваемую на каждую концевую тумбу носовыми или кормовыми продольными швартовами, для морских судов с расчетным водоизмеще­нием более 50 тыс. т следует принимать равной про­дольной составляющей суммарной силы N_tot, кН, от действия ветра и течения на пришвартованное судно, определенной согласно требованиям пп 4.2 и 4.3.

4.12. Для специализированных причалов морских портов, состоя­щих из технологической площадки и отдельно стоящих палов, значения суммарных сил Q_tot, N_tot от действия ветра и течения, определенные согласно пп. 4.2 и 4.3, должны распределяться между группами швартовных канатов следующим образом.

а) на носовые, кормовые продольные и прижим­ные канаты - по 0,8 Q_tot, кН;

б) на шпринги - по 0,6Q_tot, кН.

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

Таблица 25

Суда	Положения тумб на причальном сооружении	Углы наклона швартова, град
		a	b
			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 b следует принимать равным 30 град.

Таблица 26

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

5. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛЬДА НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

5.1*. Нагрузки от льда на гидротехнические сооружения, принимаемые по предельным разрушаю­щим усилиям для льда, должны определяться на ос­нове исходных данных по ледовой обстановке в рай­оне сооружения для периода времени с наиболь­шими ледовыми воздействиями.

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

а) принимать R_c по табл. 27*

Таблица 27*

Соленость льда Si, %	Нормативное сопротивление льда сжатию Rc, МПа, при среднесуточной температуре воздуха ta, °С
	0	-3	-15	-30
Менее 1 (пресный лед)	0,45	0,75	1,2	1,5
1 - 2	0,4	0,65	1,05	1,35
3 - 6	0,3	0,5	0,85	1,05

t_a, °С - средняя температура воздуха трехдневного пе­риода, предшествующего действию льда на соору­жение при толщине льда 0,5 м и менее, или за шестидневный период при толщине льда более 0,5м;

S_i - соленость льда, %, принимаемая равной 20 % солености воды для льда с возрастом до двух месяцев или 15 % солености воды - для льда с возрастом два месяца и более.

б) определять R_f по формулам:

дня пресноводного льда

R_f = 0,75R_c; (114)

для морского льда

R_f = 0,5R_c (115)

в) определять R_b, по формуле

R_b = k_bR_c (116)

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