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 стоячих 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 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 d, м, определяемую по формуле

где - глубина над подошвой сооружения, м;

- коэффициент, принимаемый по графикам рис.2;

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

661 × 878 пикс.     Открыть в новом окне

598 × 509 пикс.     Открыть в новом окне

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

где - круговая частота волны;

- средний период волны, с; время, с;

- волновое число;

- средняя длина волны, м.

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

a) - при подходе к стене вершины волны, возвышающейся над расчетным уровнем на , м;

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

в) - при максимальном значении горизонтальной линейной волновой нагрузки , кН/м, для подошвы волны, расположенной ниже расчетного уровня на ,

Примечание. При и во всех других случаях, когда по формуле (3) значение , необходимо в дальнейших расчетах принимать .

1.3. В глубоководной зоне горизонтальную линейную нагрузку на вертикальную стену , 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 - плотность воды, ;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 ;

z - ординаты точек , м, отсчитываемые от расчетного уровня.

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

1.4. В мелководной зоне горизонтальную линейную нагрузку на вертикальную стену , 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

┌───────────────┬─────────────────────┬─────────────────────────────────┐
│       N       │  Заглубление точек  │  Значение волнового давления    │
│     точек     │        z, м         │             р, кПа              │
├───────────────┴─────────────────────┴─────────────────────────────────┤
│                               при гребне                              │
├───────────────┬─────────────────────┬─────────────────────────────────┤
│       1       │        эта_с        │     р_1 = 0                     │
│               │                     │                                 │
│       2       │          0          │     р_2 = k_2 ро gh             │
│               │                     │                                 │
│       3       │        0,25d        │     р_3 = k_3 ро gh             │
│               │                     │                                 │
│       4       │        0,5d         │     р_4 = k_4 ро gh             │
│               │                     │                                 │
│       5       │          d          │     р_5 = k_5 ро gh             │
├───────────────┴─────────────────────┴─────────────────────────────────┤
│                               при ложбине                             │
├───────────────┬─────────────────────┬─────────────────────────────────┤
│       6       │          0          │     р_6 = 0                     │
│               │                     │                                 │
│       7       │        эта_t        │     р_7 = -ро g эта_t           │
│               │                     │                                 │
│       8       │        0,5d         │     р_8 = -k_8 ро gh            │
│               │                     │                                 │
│       9       │          d          │     р_9 = -k_9 ро gh            │
│               │                     │                                 │
│                                                                       │
│     Примечание. Значения коэффициентов k_2, k_3, k_4, k_5, k_8 и k_9  │
│следует принимать по графикам рис. 3, 4, 5.                            │
└───────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

1833 × 953 пикс.     Открыть в новом окне

1177 × 669 пикс.     Открыть в новом окне

1159 × 686 пикс.     Открыть в новом окне

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 , м, на величину менее , м, следует определять согласно пп.1.3 и 1.4 с последующим умножением полученных значений давления на коэффициент , определяемый по формуле

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

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

Горизонтальная линейная волновая нагрузка , 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 , 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 , принимаемый равным:

┌──────────────────┬─────────────────┐
│     альфа, град  │     k           │
│                  │      cs         │
├──────────────────┼─────────────────┤
│          45      │      1          │
│          60      │      0,9        │
│          75      │      0,7        │
└──────────────────┴─────────────────┘

Примечание. При перемещении фронта волн вдоль стены, т.е. для , близких или равных 90 град, волновую нагрузку на секцию сооружения 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):

665 × 961 пикс.     Открыть в новом окне

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