СП 38.13330.2012
СВОД ПРАВИЛ
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ (ВОЛНОВЫЕ, ЛЕДОВЫЕ И ОТ СУДОВ)
Loads and impacts on Hydraulic structures (from wave, ice and ships)
Актуализированная редакция
СНиП 2.06.04-82*
____________________________________________________________________
Текст Сравнения СП 38.13330.2012 со СНиП 2.06.04-82* см. по ссылке.
- Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
ОКС 93.160
Дата введения 2013-01-01
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки - постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. N 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. N 635/12 и введен в действие с 01 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. N 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.
Настоящие нормы распространяются на проектирование вновь строящихся, реконструкцию и ремонт существующих речных и морских гидротехнических сооружений.
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 19185-73 Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения.
СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения"
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
В настоящем документе использованы термины, приведенные ниже, а также в ГОСТ 19185:
3.1 бегущие волны: Волны, видимая форма которых перемещается в пространстве;
3.2 ветровые волны: Колебательное движение воды, вызванное ветром при его воздействии на свободную поверхность;
3.3 волновое давление: Доля (составляющая) гидродинамического давления, обусловленная ветровым волнением свободной поверхности жидкости;
3.4 высота волны: Превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле (рисунок 1);
3.5 вершина волны: Наивысшая точка гребня волны (рисунок 1);
3.6 гребень волны: Часть волны, расположенная выше средней волновой линии (рисунок 1);
3.7 дифракция волн: Искривление фронтов и изменение высот бегущих волн, огибающих препятствия (сооружения, острова, мысы и др.);
3.8 длина волны: Горизонтальное расстояние по лучу волны между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле (рисунок 1);
3.9 длина разгона волн: Протяженность охваченной ветром акватории, измеренная по направлению ветра до расчетной точки;
3.10 киль тороса: Подводная часть тороса, расположенная ниже его консолидированного слоя;
3.11 консолидированный слой тороса: Часть тороса, в которой образовавшие его блоки льда смерзлись в монолит;
3.12 критическая глубина: Глубина, при которой происходит обрушение волн;
3.13 ледяное поле: Любой относительно плоский участок ледяного покрова более 20 м в поперечнике, окруженный со всех сторон водой;
3.14 ледяной покров: Любая форма образований поверхностного льда, покрывающего в холодное время года поверхность водоема или принесенного течениями и ветрами из соседних районов; среди форм ледяного покрова различают ровный лед, наслоенный лед, торосистое ледяное поле с грядами торосов, отдельные торосы и пр.;
3.15 ложбина волны: Часть волны, расположенная ниже средней волновой линии (рисунок 1);
3.16 луч волны: Линия, перпендикулярная фронту волны;
3.17 льдина: Цельная часть ледяного покрова сравнительно небольшого размера, образующаяся на водной поверхности при постепенном росте льда или от разрушения ледяных полей;
3.18 наслоенный лед: Тип деформированного льда, образовавшегося в результате наслоения одной льдины на другую и характерный для льда толщиной не более 30 см;
3.19 нерегулярные волны: Волны, элементы которых изменяются случайным образом;
3.20 парус тороса: Надводная часть тороса;
3.21 период волны: Интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль;
3.22 подвижка льда: Перемещение ледяного покрова на отдельных участках, происходящее под влиянием течения, ветра, подъема уровня воды;
3.23 подошва волны: Наинизшая точка ложбины волны;
3.24 прибойные волны: Ветровые волны на пологом прибрежном откосе (естественном или искусственном), в пределах которого вследствие трения частиц воды о дно происходит трансформация профиля волн с образованием переднего крутого склона; на завершающем этапе трансформации волн возможно обрушение их гребней в сторону берега (см. разбивающиеся волны);
3.25 профиль волны (главный): Линия пересечения взволнованной поверхности с вертикальной плоскостью в направлении луча волны (рисунок 1);
3.26 разбивающиеся волны: Ветровые волны, у которых при взаимодействии с обрывистым берегом, гидротехническими сооружениями, подводными преградами или круто наклоненным дном происходит трансформация профиля волн с обрушением гребня в сторону берега (преграды);
3.27 расчетные элементы волны: Элементы волны заданной обеспеченности в системе расчетного шторма, принятые в соответствии с классом и видом сооружения;
3.28 расчетный уровень: Уровень воды в водоеме, назначаемый с учетом сезонных и годовых колебаний, ветрового нагона и сгона, приливов и отливов (рисунок 1);
3.29 расчетный шторм: Шторм повторяемостью один раз за заданный период времени (например, 25, 50 или 100 лет) и характеризующийся максимальными за этот период элементами волн; разным направлениям волн могут соответствовать различные расчетные штормы;
3.30 регулярные волны: Волны, высота и период которых остаются неизменными во времени;
3.31 рефракция волн: Искривление фронтов и изменение высот бегущих волн под воздействием течений или обусловленное изменением глубины на мелководье;
3.32 ровный лед: Лед, имеющий относительно ровные верхнюю и нижнюю поверхности;
3.33 скорость волны: Скорость перемещения гребня волны в данной точке;
3.34 соленость морского льда: Отношение суммарной массы ионов в образовавшемся при таянии льда растворе к массе этого раствора;
3.35 средняя волновая линия: Линия, пересекающая запись волновых колебаний так, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы (рисунок 1);
3.36 стоячие волны: Волны, видимая форма которых в пространстве не перемещается;
3.37 толщина ровного льда: Сумма толщин надводной и подводной частей ледяного покрова;
3.38 торос: Отдельное нагромождение кусков и обломков льда, образовавшегося при сжатии ледяных полей в зоне их контакта;
3.39 торосистое ледяное поле: Поле с грядами торосов, образовавшихся при сжатии ледяного покрова;
3.40 трансформация волн: изменение высоты и длины бегущих волн, искривление их фронтов под воздействием рельефа дна, препятствий, течений;
3.41 фронт волны: Линия на плане взволнованной поверхности, проходящая по вершинам гребня волны;
3.42 штормовой нагон и сгон: Повышение и понижение уровня воды в акватории относительно среднего уровня, вызванные воздействием ветра и уменьшением атмосферного давления в шторме;
3.43 элемент волны (основные): Высота, длина и период волны (рисунок 1).
Рисунок 1 - Профиль и элементы волны
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 , учитывающий возможное отклонение нагрузки в неблагоприятную сторону от ее нормативного значения.
Значение коэффициента 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.
Основные расчетные положения
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;
III и IV - 1 раз в 25 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 , где дно не влияет на основные характеристики волн;
мелководная - с глубиной , где дно оказывает влияние на развитие волн и на основные их характеристики;
прибойная - с глубиной от до , в пределах которой начинается и завершается разрушение волн;
приурезовая - с глубиной менее , 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 |
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.
Примечания
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 на сооружения различных типов
Нагрузки на вертикальные стены
5.13 Расчет сооружений на воздействие стоячих волн со стороны открытой акватории (рисунок 2) должен производиться при глубине до дна и глубине над бермой ; при этом в формулах для свободной волновой поверхности и волнового давления вместо глубины до дна , м, необходимо применять условную расчетную глубину , м, определяемую по формуле
, (1)
где - глубина над подошвой сооружения, м;
- коэффициент, принимаемый по графикам рисунка 3;
- высота исходной бегущей волны, м, принимаемая на основе гидродинамических (вероятностных) расчетов или по приложению А.
а - при гребне волны; б - при ложбине волны (с эпюрами взвешивающего волнового давления)
Рисунок 2 - Эпюры давления стоячих волн на вертикальную стену со стороны открытой акватории
Рисунок 3 - Графики значений коэффициента
5.14 Горизонтальную волновую нагрузку на вертикальную стену под воздействием стоячей волны следует принимать по эпюрам волнового давления по глубине при различном положении гребня и подошвы волны у стены.
Построение эпюр волнового давления 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 , град. Коэффициент снижения нагрузки при этом принимается по таблице 2.
Таблица 2
, град |
45 |
60 |
75 |
|
1 |
0,9 |
0,7 |
5.16 В расчетах следует учитывать горизонтальную нагрузку от дифрагированных волн со стороны огражденной акватории (рисунок 4).
а - при гребне волны; б - при ложбине волны
Рисунок 4 - Эпюры давления дифрагированных волн на вертикальную стену и ее подошву со стороны огражденной акватории
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 , м/с, от действия стоячих волн на расстоянии от передней грани стены следует определять по формуле
, (2)
где коэффициент , при 30 1,0;
- волновое число.
Максимальное значение касательного напряжения на поверхности дна , кПа, от воздействия волн следует определять по формуле
, (3)
где - коэффициент трения; при 0,3;
;
- период волны, с;
- плотность воды, т/м.*
_______________
* Соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
- суммарная гидравлическая шероховатость дна;
(2-4, рекомендуется 2,5) - шероховатость плоского (без русловых форм) дна, сложенного грунтом средней крупностью , м;
- шероховатость, обусловленная донными формами средней высотой , м, и средней длиной , м.
Среднее за период значение касательного напряжения на поверхности дна , кПа, от воздействия волн должно определяться по формуле
. (4)
Возможность размыва дна акватории у основания сооружений следует оценивать сравнением и/или с допускаемыми значениями этих величин, при которых грунт остается устойчивым. При превышении этих значений должны разрабатываться мероприятия, обеспечивающие защиту от размыва и подмыва основания сооружения (приложение В).
5.19 Расчет сооружений на воздействие разбивающихся волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине над бермой и глубине до дна (рисунок 5). Горизонтальную нагрузку , кН/м, от разбивающихся волн следует определять по эпюре бокового волнового давления, при построении которой значения , кПа, для ординат , м, следует принимать по формулам:
, (5)
, (6)
. (7)
Рисунок 5 - Эпюры давления разбивающихся волн на вертикальную стену
Вертикальную нагрузку , кН/м, от разбивающихся волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления и определять по формуле
, (8)
где - коэффициент, принимаемый равным ; при следует принимать 0,7; при 9 1,0.
Максимальную придонную скорость воды , м/с, над поверхностью бермы перед вертикальной стеной при разбивающихся волнах следует определять по формуле
. (9)
5.20 Расчет сооружений на воздействие прибойных волн должен производиться при глубине на примыкающем к стене участке дна протяженностью не менее (рисунок 6). Возвышение вершины максимальной прибойной волны , м, над расчетным уровнем следует определять по формуле
, (10)
где - высота прибойной волны, м;
- 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 , кН/м, от прибойных волн необходимо принимать по эпюре бокового волнового давления, при этом значение , кПа, для ординат , м, допускается определять по формулам:
; (11)
; (12)
, (13)
где - средняя длина прибойной волны, м.
Вертикальную нагрузку , кН/м, от прибойных волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления (с высотой ) и определять по формуле
. (14)
Максимальная придонная скорость прибойной волны , м/с, у основания вертикальной стены со стороны открытой акватории должна определяться по формуле
. (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 (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 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 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 вершины волны от преграды для двух случаев:
максимальной горизонтальной составляющей нагрузки при соответствующем значении вертикальной составляющей нагрузки ;
максимальной вертикальной составляющей нагрузки при соответствующем значении горизонтальной составляющей нагрузки .
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 , м/с, в точках, расположенных на контуре преграды (90° и 270°) и впереди преграды на расстоянии от контура преграды (0°), следует определять по формуле
, (16)
где коэффициент принимается по таблице 3.
Таблица 3
Положение расчетных точек |
Значения коэффициента при |
||
0,2 |
0,3 |
0,4 |
|
На контуре преграды |
0,98 |
0,87 |
0,77 |
Впереди преграды |
0,67 |
0,75 |
0,75 |
Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения
5.31 Максимальные значения горизонтальной , кН/м, и вертикальных и , кН/м, проекций равнодействующей нагрузки от волн на подводный волнолом необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давления (рисунок 9). При этом , кПа, должно определяться в зависимости от с учетом уклона дна по формулам, приведенным в таблице 4.
Таблица 4
Ордината , м, эпюры давления |
Формула для определения ординаты , м |
Формула для определения давления , кПа |
Условия приме- |
(верх подводного волнолома) |
|
|
|
(подошва волны) |
|
0,04 |
|
0,04 |
|||
(дно акватории перед волноломом) |
; |
0,04 |
|
|
0,04 |
||
(поверхность воды за волноломом) |
|
||
(гребень волны перед волноломом) |
Рисунок 9 - Эпюры волнового давления на подводный волнолом
5.32 Максимальную придонную скорость , м/с, перед берегоукрепительным сооружением в виде вертикальной или крутонаклонной стены следует определять по зависимости (2).
Для сооружения в виде подводного волнолома при определении по формуле (2) коэффициент должен быть принят равным ; при 20 следует принимать 1,1.
Максимальную придонную скорость воды , м/с, перед берегоукрепительным сооружением при разбивающихся и прибойных волнах надлежит определять соответственно по формулам (9) и (15).
5.33 Максимальные значения горизонтальной , кН/м, и вертикальных и , 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 , кПа, и , м, должны определяться в зависимости от места расположения сооружения:
а) при расположении сооружения в створе последнего обрушения прибойных волн (рисунок 10, а) по формулам:
; (17)
; (18)
б) при расположении сооружения в приурезовой зоне (рисунок 10, б) по формулам:
; (19)
; (20)
в) при расположении сооружения на берегу за линией уреза в пределах наката волн (рисунок 10, в) по формулам:
; (21)
; (22)
где - превышение гребня волны над расчетным уровнем в створе волнозащитной стены, м;
- высота разбивающихся волн, м;
- расстояние от створа последнего обрушения волн до линии уреза (приурезовая зона), м;
- расстояние от створа последнего обрушения волн до сооружения, м;
- расстояние от линии уреза воды до сооружения, м;
- расстояние от линии уреза воды до условной границы наката на берег разбивающихся волн (при отсутствии сооружения), м, определяемое по формуле
; (23)
- высота наката волн на берег, м, определяемая по 5.22.
Примечания
1 Если ордината верха сооружения , м, то значения волнового давления, определяемые по формулам (17), (18)* и (21), необходимо умножать на коэффициент , принимаемый по таблице 5.
_______________
* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать "(19)". - Примечание изготовителя базы данных.
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 вычисляется по формуле (17), в которой - глубина воды в створе последнего обрушения, показанная на рисунке 10а.
Таблица 5
Ордината верха сооружения , м |
-0,3 |
0,0 |
+0,3 |
+0,65 |
Коэффициент |
0,95 |
0,85 |
0,8 |
0,5 |
а - зона прибойной волны; б - приурезовая зона; в - за линией уреза
Рисунок 10 - Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену при расположении сооружения
5.34 Максимальные значения горизонтальной , кН/м, и вертикальной , 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 , кПа, должно определяться по формуле
, (24)
где - понижение поверхности воды от расчетного уровня перед вертикальной стеной при откате волны, м, принимаемое в зависимости от расстояния от линии уреза воды до сооружения равным: при 0 и при .
Рисунок 11 - Эпюры волнового давления на вертикальную волнозащитную стену при откате волны
5.35 Волновое давление , 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 , , кН, и вертикальной , 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 , кПа, и теневую , кПа, грани буны и соответствующие возвышения гребня волны , м, и , м, должны определяться по формулам:
, (25)
, , (26)
где - коэффициент, принимаемый по таблице 6, в зависимости от угла подхода фронта волны к буне.
Рисунок 13 - Эпюры волнового давления на буну
Таблица 6
Грань буны |
Коэффициент 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 |
Воздействие судовых волн на крепления берегов каналов
5.37 Значения высоты , м, и длины , м, волн, возникающих при движении водоизмещающих судов, следует определять по формулам:
, (27)
, (28)
где или - осадка и длина судна, м;
- скорость судна, м/с;
- коэффициент полноты водоизмещения судна.
Примечание - При определении параметров волны, возникающей при движении водоизмещающих судов в водотоках (реках, каналах), следует учитывать, что скорость судна , м/с, не должна превышать допускаемое значение , м/с, определенное нормативными актами для рассматриваемого водного пути. При отсутствии нормативных данных допускается определять по формуле
, (29)
где - отношение подводной площади поперечного сечения судна к площади живого сечения канала , м;
- ширина канала, м, по урезу воды.
При двухстороннем движении однотипных судов численное значение в формуле (29) следует принимать увеличенным вдвое.
5.38 Высоту наката , м, судовой волны на откос (рисунок 14) следует определять по формуле ():
, (30)
где - 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 , кН/м, должно приниматься по эпюрам волнового давления, при построении которых рекомендуется использовать приемы, приведенные в приложении Ж.
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).
Нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты
6.2 Расчетные значения поперечной , кН, и продольной , кН, составляющих силы воздействия ветра на плавучие объекты следует определять по формулам:
для судов и плавучих причалов с ошвартованными судами
, (31)*
, (32)*
_______________
* Формулы 31 и 32 соответствуют оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
для плавучих доков
, (33)
, (34)
где и - соответственно боковая и лобовая надводные площади парусности (силуэтов) плавучих объектов, м;
и - соответственно поперечная и продольная составляющие анемометрической скорости ветра, м/с, принимаемые в соответствии с таблицей 7;
- коэффициент, зависящий от наибольшего горизонтального размера *, 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 1;
- коэффициент надежности по ветровой нагрузке, учитывающей порывистость ветра и принимаемый по СП 20.13330.
_______________
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Примечание - Площади парусности следует определять с учетом площадей экранирующих преград, расположенных с наветренной стороны (приложение И).
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- |
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*** |
||
2 |
Стоянка судна в штормовых условиях у специализированных (погрузочных, топливных и т.п.) и стояночных причалов |
1 раз |
1 раз |
1 раз |
Средние значения между сизигийной и квадратурной полной и сизигийная, малая вода заданной повторяемости*** |
|
3 |
Разовая непрерывная стоянка судна у причала до 3-х месяцев без возможности отвода от причала |
1 раз |
1 раз |
1 раз |
Средние значения между сизигийными и квадратурными, полными и малыми водами заданной повторяемости*** |
|
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 |
1 раз |
1 раз |
Сизигийные полная и малая вода заданной повторяемости*** |
|
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 |
1 раз |
1 раз |
Сизигийные полная и малая вода заданной повторяемости*** |
|
Кратковременно эксплуатируемые швартовно- |
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**** |
||
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 |
1 раз |
1 раз |
Средние значения |
|
8 |
Проведение морских операций, не ограниченных по погодным условиям при длительности операций свыше 1 мес |
1 раз |
1 раз |
1 раз |
Средние значения между сизигийными и квадратурными, полными и малыми водами заданной повторяемости**** |
|
* 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. |
Таблица 8
Наибольший размер силуэта плавучего объекта , м |
До 25 |
50 |
100 |
200 и более |
Атрибуты
Номер документа | 38.13330.2012 |
---|---|
Вид документа | СП (Свод правил) |
Принявший орган | Минрегион России |
Статус | Действующий |
Опубликован | официальное издание М.: Минрегион России, 2014 год |
Дата принятия | 29.12.2011 |
Дата начала действия | 01.01.2013 |