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

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

- среднее (арифметическое) значение прочности льда на одноосное сжатие при переходе от пластического разрушения к хрупко-пластическому, МПа, в i-м слое при температуре , определяемое по опытным данным (методика испытаний льда на одноосное сжатие дана в прил. 5);

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

и - среднее (арифметическое) значение прочности льда на одноосное сжатие при переходе от пластического разрушения к хрупко-пластическому, МПа, в нижнем слое рассматриваемого ледяного поля при температуре и доверительная граница случайной погрешности определений , МПа, определяемые так же, как и .

При отсутствии опытных данных допускается принимать значения по табл. 27 и 28.

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

для пресноводного льда европейской части России и в районах Сибири, расположенных южнее 65° северной широты, - 0,8 от максимальной за зимний период толщины льда 1%-ной обеспеченности;

для районов азиатской части России, расположенных между 65° и 70°северной широты, - 0,9 от максимальной толщины льда 1%-ной обеспеченности;

Таблица 27

┌──────────────────────┬────────────────────────────────────────────────┐
│                      │     Температура льда в i-м слое ледяного       │
│Тип кристаллической   │                  поля t_i, °С                  │
│структуры пресновод-  ├────────────┬───────────┬──────────┬────────────┤
│ного льда             │      0     │   -3      │   -15    │    -30     │
│                      ├────────────┴───────────┴──────────┴────────────┤
│                      │Значения С_i +- Дельта_i, МПа, при альфа = 0,95,│
│                      │n = 5                                           │
├──────────────────────┼────────────┬───────────┬──────────┬────────────┤
│ Зернистый (снежный)  │   1,2+-0,1 │ 3,1+-0,2  │ 4,8+-0,3 │  5,8+-0,4  │
├──────────────────────┼────────────┼───────────┼──────────┼────────────┤
│ Призматический       │            │           │          │            │
│ (столбчатый)         │   1,5+-0,2 │ 3,5+-0,3  │ 5,3+-0,4 │  6,5+-0,5  │
├──────────────────────┼────────────┼───────────┼──────────┼────────────┤
│ Волокнистый (шеc-    │   0,8+-0,1 │ 2,0+-0,2  │ 3,2+-0,3 │  3,8+-0,4  │
│ товато-игольчатый)   │            │           │          │            │
│                      │                                                │
│    t_i - температура льда в  i-м слое ледяного поля, °С,  определяемая│
│по опытным данным, а при их отсутствии - по формуле                    │
 │                                                                       │
│                             t  = t  z ,                          (116)│
│                              i    u  i                                │
│                                                                       │
│    где t  - температура льда на границе  воздух (или снег) -  лед, °С,│
│         u   определяемая  методами  тепло-  и  массообмена по данным о│
│             температуре воздуха, толщине  снежного покрова и  скорости│
│             ветра  или  принимаемая  равной среднесуточной температуре│
│             воздуха  до   момента  расчетного   воздействия  льда   на│
│             сооружение при  данной толщине  льда: 0,5  м -  за 5 сут.;│
│             0,75 м - за  11 сут.; 1,0 м  - за 19 сут.;  1,5 м - за  43│
│             сут.; 2,0 м - за 77 сут.;                                 │
│    z      - расстояние от границы лед -  вода до середины i-го слоя  в│
│     i       долях толщины ледяного поля.                              │
│                                                                       │
│    Примечание. В период весеннего ледохода допускается принимать t_u =│
│0°С при переходе температуры  воздуха через ноль до  момента расчетного│
│воздействия льда на сооружение  при данной толщине льда:  0,5 м - за  1│
│сут.; 1,0 м - за 5 сут.; 1,5 м - за 11 сут.; 2,0 м - за 19 сут.        │
└───────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Таблица 28

┌────────────────┬──────────────────────────────────────────────────────┐
│Тип кристалли-  │    Количество жидкой фазы в i-м слое ледяного поля   │
│ческой структуры│                      ипсилон_i, %о                   │
│морского льда   ├────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬─────────┤
│                │   1    │   10   │   25   │   50   │  100   │   200   │
│                ├────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴─────────┤
│                │Значения С_i +- Дельта_i, МПа, при альфа = 0,95, n = 5│
├────────────────┼────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬─────────┤
│Зернистый       │8,4+-0,5│6,0+-0,5│3,4+-0,4│1,6+-0,2│1,0+-0,2│0,8+-0,2 │
├────────────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼─────────┤
│Волокнистый     │6,0+-0,5│3,9+-0,4│1,9+-0,2│0,7+-0,1│0,4+-0,1│0,3+-0,1 │
│                │        │        │        │        │        │         │
│    ипсилон  - количество жидкой  фазы в  i-м слое  ледяного поля,  %о,│
│           i   определяемое   по   "Океанографическим   таблицам"   при│
│               заданных значениях  температуры и  солености льда  t_i и│
│               s_i;                                                    │
│    t        - температура  льда   в  i-м   слое  ледяного   поля,  °С,│
│     i         определяемая по опытным данным, а при их отсутствии - по│
│               формуле                                                 │
 │                                                                       │
│                     t  = (t  - t )z  + t ,                       (117)│
│                      i     u    b  i    b                             │
│                                                                       │
│    где t  - температура  льда  на  границе  лед  -  вода  (температура│
│         b   замерзания),   °С,   определяемая   по  "Океанографическим│
│             таблицам" при заданном значении солености воды s_w;       │
│    t , z  - обозначения те же, что в формуле (116) табл. 27;          │
│     u   i                                                             │
│    s      - соленость льда в i-м  слое ледяного поля, определяемая  по│
│     i       опытным данным, а при их отсутствии принимаемая одинаковой│
│             по толщине  поля и  равной 0,2  s_w для  льда возрастом до│
│             двух месяцев или 0,15 s_w для льда возрастом два месяца  и│
│             более.                                                    │
└───────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

для районов азиатской части России, расположенных севернее 70° северной широты, - максимальной толщине льда 1%-ной обеспеченности;

для морского льда - максимальной толщине льда 1%-ной обеспеченности.

В зимний период в случае смерзания сооружения с ледяным полем за 3 сут. и более до момента расчетного воздействия льда на сооружение толщина льда на границе сооружение - лед принимается по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается толщину примерзшего к сооружению льда считать равной 1,5 .

5.4. Строение ледяного поля (по толщине) определяется по данным кристаллографического исследования, а при их отсутствии допускается принимать:

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

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

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

2. Настоящие требования распространяются на пресноводный и морской однолетний лед.

3. Доверительная вероятность значений и при расчетах ледовых нагрузок на сооружения II и III классов принята , а для сооружений I класса при соответствующем обосновании следует назначать большую доверительную вероятность, но не выше .

4. При первой подвижке речного ледяного покрова значения и , определенные по формулам (114) и (115), необходимо уменьшать умножением их на коэффициент, принимаемый (при ): для рек бассейна Среднего и Верхнего Амура и юга Забайкалья - 0,45; для рек бассейна Нижнего Амура, Средней Лены, Енисея до Енисейска, Оби до Октябрьского и севера европейской части России - 0,5; для рек бассейна Верхнего Днепра, Верхней Волги, Камы и Тобола, низовья Дона, Волги, Урала и Оби, междуречья Оби и Енисея, Верхней Лены, Алдана и крайнего северо-востока России - 0,64; для нижних течений Енисея и Лены и рек их междуречья, рек бассейна Алтая, центра, северо-запада и юго-востока европейской части России - 0,83.

Нагрузки от ледяных полей на сооружения

5.5. Нагрузку от воздействия движущихся ледяных полей на сооружения с вертикальной передней гранью необходимо определять:

на отдельно стоящую опору (рис.35) с передней гранью в виде треугольника, многогранника или цилиндрического очертания , МН, по формуле

на секцию протяженного сооружения (рис. 36) , МН, по формуле

где - скорость движения ледяного поля, м/с, определяемая по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается принимать ее равной:

для рек и приливных участков морей - скорости течения воды; для водохранилищ и морей - 3% значения скорости ветра 1%-ной обеспеченности в расчетный период времени;

m - коэффициент формы опоры в плане, принимаемый по табл. 29;

A - максимальная площадь ледяного поля (или суммарная площадь нескольких ледяных полей, оказывающих давление друг на друга) 1%-ной обеспеченности, , определяемая по натурным наблюдениям;

- коэффициент, принимаемый по табл. 30;

- коэффициент, принимаемый по табл. 31;

640 × 868 пикс.     Открыть в новом окне

660 × 1047 пикс.     Открыть в новом окне

Таблица 29

┌───────────┬───────────────────────────────────────────────────────────┐
│Коэффициент│            Для опор с передней гранью в виде              │
│формы опоры├──────────────────────────────────┬────────────┬───────────┤
│  в плане  │треугольника с углом заострения в │многогранни-│прямоуголь-│
│           │       плане 2 гамма, град        │   ка или   │     ника  │
│           ├──────┬──────┬──────┬──────┬──────┤полуциркуль-│           │
│           │  45  │  60  │  75  │  90  │ 120  │    ного    │           │
│           │      │      │      │      │      │ очертания  │           │
├───────────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼────────────┼───────────┤
│     m     │ 0,41 │ 0,47 │ 0,52 │ 0,58 │ 0,71 │    0,83    │     1     │
│                                                                       │
│    Примечание. В случае внезапной подвижки смерзшегося с опорой       │
│ледяного поля для опоры с передней гранью в виде треугольника и        │
│прямоугольника принимается m = 1, для опор с передней гранью в виде    │
│многогранника или полуциркульного очертания - m = 1,26                 │
└───────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

А - максимальная площадь ледяного поля (или суммарная площадь нескольких ледяных полей, оказывающих давление друг на друга) 1 %-ной обеспеченности, , определяемая по натурным наблюдениям;

- коэффициент, принимаемый по табл. 30;

- коэффициент, принимаемый по табл. 31;

Таблица 30

┌──────────────────────────┬───────┬──────┬───────┬──────┬──────┬───────┐
│      Значение b/h_d      │ 0,3 и │  1   │   3   │  10  │  20  │ 30 и  │
│                          │ менее │      │       │      │      │ более │
├────────────┬─────────────┼───────┼──────┼───────┼──────┼──────┼───────┤
│Коэффициент │     для     │  5,3  │ 3,1  │  2,5  │ 1,9  │ 1,6  │  1,3  │
│    k_b     │пресноводного│       │      │       │      │      │       │
│            │    льда     │       │      │       │      │      │       │
│            ├─────────────┼───────┼──────┼───────┼──────┼──────┼───────┤
│            │для морского │  5,7  │ 3,6  │  3,0  │ 2,3  │ 1,9  │  1,5  │
│            │    льда     │       │      │       │      │      │       │
│                                                                       │
│   b - ширина опоры или секции сооружения по фронту на уровне действия │
│льда, м                                                                │
└───────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Таблица 31

┌──────────────┬───────┬────────┬────────────────┬─────┬────────┬────────┐
│  Значение    │   -7  │      -5│   -4        -4 │   -3│      -3│   -2   │
│            -1│ 10   и│5 х 10  │ 10  - 5 х 10   │ 10  │5 х 10  │ 10   и │
│эпсилон_в, с  │ менее │        │                │     │        │  более │
├──────────────┼───────┼────────┼────────────────┼─────┼────────┼────────┤
│ Коэффициент  │  0,1  │  0,9   │       1,0      │ 0,8 │  0,5   │  0,3   │
│     k_v      │       │        │                │     │        │        │
└──────────────┴───────┴────────┴────────────────┴─────┴────────┴────────┘

- эффективная скорость деформации льда в зоне его взаимодействия с опорой, , определяемая по формуле

где - коэффициент, принимаемый при равным 4, а при - 2.