Строительные нормы и правила

СНиП 2.06.04-82*

Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения

(волновые, ледовые и от судов)

Дата введения 1 января 1984 г.

Разработаны ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева Минэнерго СССР (д-р техн. наук Д.Д.Лаппо - 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 Морнефтегаз (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).

Утверждены и введены в действие Постановлением Госстроя СССР от 15 июня 1982 г. N 161

СНиП 2.06.04-82* является переизданием СНиП 2.06.04-82 с изменением N 1, утвержденным постановлением Госсстроя СССР от 12 марта 1986 г. N 27, и с изменением N 2, утвержденным постановлением Минстроя России от 13 июля 1995 г. N 18-66 и разработанным: ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева Минтопэнерго (канд. техн. наук А.П.Пак - руководитель темы; канд. техн. наук М.Г.Гладков - ответственный исполнитель; д-р техн. наук А.Л.Гольдин; кандидаты техн. наук В.Н.Карнович, В.С.Прокопович, И.Н.Шаталина) при участии ВНИПИморнефтегаз Минтопэнерго (д-р физ.-мат. наук С.А.Вершинин, канд. техн. наук Д.А.Мирзоев), ААНИИ (кандидаты физ.-мат. наук В.П.Трипольников, Б.А.Федоров) и ГМНИЦ (д-р геогр. наук Б.М.Гинзбург, канд. геогр. наук К.Н.Полякова) Роскомгидромета, СибГАПС МПС (д-р техн. наук К.Н.Коржавин, канд. техн. наук А.Б.Ивченко), МИСИ им. В.В.Куйбышева (кандидаты техн. наук Г.Н.Евдокимов, С.И.Рогачко) и СПбГТУ (д-р физ.-мат. наук К.Н.Шхинек, канд. техн. наук Д.Г.Мацкевич) Минвуза.

Взамен СНиП II-57-75.

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

Нормы устанавливают нормативные значения нагрузок и воздействий от 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; 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 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 , м, определяемую по формуле

где	глубина над подошвой сооружения, м;
	коэффициент, принимаемый по графикам рис.2;
	высота бегущей волны, м, принимаемая по приложению 1.

а)

б)

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. График значений коэффициента

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 :

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

б) 1>>0 - 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) =1 - 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 >1, необходимо в дальнейших расчетах принимать =1.

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 , кПа, на глубине , м, должна определяться по формуле

,  (4)

где	плотность воды, т/куб.м;
	ускорение свободного падения, равное 9,81 м/кв.с;
	ординаты точек (), м, отсчитываемые от расчетного уровня.

Для гребня при , а для ложбины при =0 следует принимать =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 , кПа, на глубине , м, должна определяться по табл.1.

Таблица 1

N точек	Заглубление точек , м	Значение волнового давления , кПа
при гребне
1		0
2	0
3	0,25
4	0,5
5
при ложбине
6	0	0
7
8	0,5
9
Примечание. Значения коэффициентов , , , , и следует принимать по графикам рис.3, 4, 5.

Рис.3. Графики значений коэффициентов и

Рис.4. Графики значений коэффициентов и

Рис.5. Графики значений коэффициентов и

Нагрузки и воздействия волн на сооружения

вертикального профиля и их элементы (особые случаи)

1.5*. Волновое давление , кПа, на вертикальную стену с возвышением над расчетным уровнем верха сооружения , м, на величину менее max, 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:

, град
45 60 75	1 0,9 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 , кПа, допускается выполнять по трем точкам, рассматривая следующие случаи:

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

 

 

а)

б)

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

а - при гребне волны; б - при ложбине волны

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

 

где	высота дифрагированной волны, м, определяемая согласно обязательному прил.1;
	коэффициент, принимаемый по табл.2.

Таблица 2

Относительная длина секции	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
Коэффициент	0,98	0,92	0,85	0,76	0,64	0,51	0,38	0,26
Примечание. При глубине со стороны огражденной акватории следует строить треугольную эпюру волнового давления, принимая на глубине волновое давление равным нулю (см. рис.6).

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 , м/с, перед вертикальной стеной (от действия стоячих волн) на расстоянии от передней грани стены необходимо определять по формуле

где коэффициент, принимаемый по табл.3.

Таблица 3

Пологость волны	8	10	15	20	30
Коэффициент	0,6	0,7	0,75	0,8	1

Допускаемые значения неразмывающих донных скоростей , м/с, для грунта крупностью фракций , мм, следует принимать по рис.7; при 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 , кПа, определяемыми (при =1, 2 или 3) по формуле

где	расстояние от стены до соответствующей грани массива, м;
	коэффициент, принимаемый по табл.4;
	волновое давление на уровне подошвы сооружения.

Таблица 4

Относительная глубина	Коэффициент при пологостях волн
	15 и менее	20 и более
Менее 0,27	0,86	0,64
От 0,27 до 0,32	0,6	0,44
Более 0,32	0,3	0,3

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 и глубине до дна (рис.8).

Рис.8. Эпюры давления разбивающихся волн на вертикальную стену

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

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

где коэффициент, принимаемый по табл.5.

Таблица 5

		5	7	9
Коэффициент	0,7	0,8	0,9	1

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

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

где	высота прибойной волны, м;
	критическая глубина, м.

а)

б)

Рис.9. Эпюры давления прибойных волн на вертикальную стену

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

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

 , (22)

где средняя длина прибойной волны, м.

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

Максимальная донная скорость прибойной волны , 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 (, м) для фронтально подходящих волн при глубине перед сооружением надлежит определять по формуле

где и	коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по табл.6;
	коэффициент, принимаемый по табл.7*;
	коэффициент, принимаемый по графикам рис.10* в зависимости от пологости волны на глубокой воде.

При глубине перед сооружением коэффициент необходимо принимать для значений пологости волны, указанной на рис.10* в скобках и определяемой при глубине .

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

Таблица 6

Конструкция крепления откоса	Относительная шероховатость	Коэффициент	Коэффициент
Бетонными (железобетонными) плитами	-	1	0,9
Гравийно-галечниковое, каменное или крепление бетонными (железобетонными) блоками	Менее 0,002 0,005-0,01 0,02 0,05 0,1 Более 0,2	1 0,95 0,9 0,8 0,75 0,7	0,9 0,85 0,8 0,7 0,6 0,5
Примечание. Характерный размер шероховатости , м, следует принимать равным среднему диаметру зерен материала крепления откоса или среднему размеру бетонных (железобетонных) блоков.

Таблица 7*

Значение	1-2	3-5	Более 5
Коэффициент при скорости ветра , м/с:
20 и более	1,4	1,5	1,6
10	1,1	1,1	1,2
5 и менее	1	0,8	0,6
Примечание. - угол наклона откоса к горизонту, град.

Таблица 8

Обеспеченность по накату , %	0,1	1	2	5	10	30	50
Коэффициент	1,1	1	0,96	0,91	0,86	0,76	0,68

Рис.10*. Графики значений коэффициента

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

Таблица 9

Значение угла , град	0	10	20	30	40	50	60
Коэффициент	1	0,98	0,96	0,92	0,87	0,82	0,76

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 0,3, м, с выклиниванием на нулевые значения на берегу до высоты наибольшего наката, а в море до глубины , м, для размываемых грунтов или на глубине , м, - для неразмываемых грунтов (где , и - соответственно высота волны и глубина воды в створах первого и последнего обрушений, м).

1.15. Эпюра волнового давления на откос при 1,55, укрепленный монолитными или сборными плитами, должна приниматься по рис.11, при этом максимальное расчетное волновое давление , кПа, необходимо определять по формуле

где коэффициент, определяемый по формуле

коэффициент, принимаемый по табл.10;

Рис.11. Эпюра максимального расчетного волнового давления

на откос, укрепленный плитами

Таблица 10

Пологость волны	10	15	20	25	35
Коэффициент	1	1,15	1,3	1,35	1,48

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

Таблица 11

Высота волны , м	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4
Максимальное относительное волновое давление	3,7	2,8	2,3	2,1	1,9	1,8	1,75	1,7

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

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

Ордината , м, соответствующая высоте наката волн на откос, должна определяться согласно п.1.14*.

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

при и  ;

при и  ,

где      

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

где	относительное волновое противодавление, принимаемое по графикам рис.12.

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 или , 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 по формуле

то же, при по формуле

,  (34)

где

	коэффициент, принимаемый по табл.12*; при , а также при наличии бермы следует уточнять по опытным данным;
	плотность камня, т/куб.м.

Таблица 12*

Элементы крепления	Коэффициент
	при наброске	при укладке
Камень	0,025	-
Обыкновенные бетонные блоки	0,021	-
Тетраподы и другие фигурные блоки	0,008	0,006

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

Значение коэффициента должно определяться по формуле

где	масса камня, определяемая по п.1.17*, т;
	масса камня, большая или меньшая расчетной, т;
и	диаметры фракций камня, см, приведенные к диаметру шара, имеющего массу соответственно и .

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 , 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 , укрепляемых несортированной разнозернистой каменной наброской, расчетную массу камня , т, соответствующую состоянию его предельного равновесия от действия ветровых волн, необходимо определять по формуле (33*) при с умножением полученных результатов на коэффициент , определяемый по табл.12а*.

Таблица 12а*

	6	8	10	12	15
Коэффициент  при	0,78	0,52	0,43	0,25	0,2

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

Таблица 12б*

Коэффициент разнозернистости	5	10	20	40-100
Минимальное содержание фракций диаметром , % (по весу)	50	30	25	20

2. Нагрузки от волн на обтекаемые преграды

и сквозные сооружения

Нагрузки от волн

на вертикальную обтекаемую преграду

2.1. Максимальную силу от воздействия волн , кН, на вертикальную обтекаемую преграду с поперечными размерами и (рис.14,а) при необходимо определять из ряда значений, получаемых при различных положениях преграды относительно вершины волны , по формуле

,  (36)

где  и	- соответственно инерционный и скоростной компоненты силы от воздействия волн, кН, определяемые по формулам:
;     (37) ;     (38)
и	коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов максимальной силы от воздействия волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рис.15;
и	высота и длина расчетной волны, принимаемые согласно п.4 обязательного прил.1;
	размер преграды по лучу волны, м;
	размер преграды по нормали к лучу волны, м;
	коэффициент, принимаемый по табл.13;
и	инерционный и скоростной коэффициенты глубины, принимаемые соответственно по графикам а и б рис.16;
и	инерционный и скоростной коэффициенты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и прямоугольника, принимаемые по графикам рис.17.

а)

Внимание! Это не полная версия документа. Полная версия доступна для скачивания.