Нагрузки и воздействия от волн на вертикальные цилиндрическиепреграды

2.3.1. Нагрузки и воздействия отволн на вертикальные цилиндрические преграды при относительном диаметрепреграды D/l £ 0,4 и относительной глубине d/l > 0,175 следует определятьпо СНиП 2.06.04-82*. При D/l = 0,2 ¸ 1,0 и d/l £ 0,175, а также D/l > 0,4 и d/l > 0,175 расчеты следуетвыполнять по рекомендациям настоящего раздела.

2.3.2. Максимальную линейную нагрузку от волн g_max, кН/м, на вертикальную цилиндрическую преграду на глубине z ³ 0, м от расчетного уровняводы (черт. 1а) следуетопределять по формуле:

, (7)

где: D - диаметрпреграды, м;

r -плотность воды, т/м³;

g -ускорение силы тяжести;

h - высотаволны, м;

c_i - инерционный коэффициент, зависящий от параметра и принимаемый пографику на черт. 2;

k = 2p/l - волновое число, рад/м;

l - длина волны, м;

d - глубинаводы, м.

2.3.3. Максимальную силу от воздействия волн Q_max, кН, на вертикальную цилиндрическую преграду следует определятьпо формуле:

, (8)

где К_1,cor -поправочный коэффициент, учитывающий влияние возвышения свободной поверхностипо контуру преграды при d/l £ <0,175 и определяемый по формуле:

, (9)

гдекоэффициент силы y_Q определяется по графику на черт. 3 кривая 1. При d/l> 0,175 следует принимать К_1,cor =1.

Черт. 1.

Формы преград в виде тел вращения:

а -вертикальный круговой цилиндр; б - затопленный цилиндр; г -коническая преграда; в - цилиндрическая преграда с конической вставкой.

Черт. 2. График значений инерционного коэффициента С_i

2.3.4. При расчете опоры на сдвиг по сечению, расположенному наглубине z от расчетного уровня воды, максимальная сдвигающая силаQ_z.max, кН,определяется по формуле

. (10)

2.3.5. Максимальный опрокидывающий момент от воздействия М_max,кНм, на вертикальную цилиндрическую преграду относительно точки О₁(см. черт. 1а) следуетопределять по формулe:

, (11)

где K_2,cor -поправочный коэффициент, учитывающий влияние возвышения свободной поверхностипо контуру преграды при d/l £ 0,175 и определяемый по формуле

; (12)

m - коэффициент, вычисляемый поформуле

; (13)

y_м - коэффициент моментаопределяется по графику на черт. 3кривая 2. При d/l > 0,175 следует принимать K_2,cor =1.

2.3.6. Максимальная вертикальная сила от воздействия волн Q_z.max, кН, на сплошное дно вертикальнойцилиндрической преграды, расположенной на каменной или крупногалечниковойпостели, определяется по формуле

, (14)

где g_z -коэффициент максимальной вертикальной силы от воздействия волн на дно преградыс учетом проницаемости основания, определяемый по черт. 4. При прохождении вершины волны через вертикальную осьпреграды сила Q_z.max направлена вверх, при прохожденииподошвы волны - вниз.

Черт. 3. Графики значений коэффициентов y_Q и y_м.

1 - для y_Q; 2 - для y_м

2.3.7. Максимальный общий опрокидывающий момент относительно точкиО₁ (см. черт. 1а)от воздействия волн М_роr.max,кНм, на вертикальную цилиндрическую преграду со сплошным дном, расположенную накаменной или крупногалечниковой постели, следует определять по формуле

M_por,max = M_max + M_z,por, (15)

где M_max - определяется по формуле (11),а M_z,por - дополнительный опрокидывающиймомент, действующий на дно преграды от вертикальных волновых давлений,определяется по формуле

, (16)

где b_роr - коэффициент дополнительногоопрокидывающего момента от воздействия волн на дно преграды с учетомпроницаемости основания, определяемый по черт. 5.

2.3.8. Избыточное над гидростатическим волновое давление Р, кПа, впроизвольной точке смоченной поверхности вертикальной цилиндрической преграды вмомент времени, соответствующий наступлению максимумов нагрузок q_max и Q_max, следует определять по формуле

, (17)

где z ³ 0 - расстояниепо вертикали от расчетного уровня воды до рассматриваемой точки (см. черт. 1а);

c -коэффициент распределения давления по периметру цилиндрической преграды,определяемый по графику на черт. 6).

Черт. 4.График значений коэффициентаg_z максимальной вертикальной силы от воздействия воды на дноцилиндра с учетом проницаемости основания

Черт. 5. Графики значений коэффициента b_роrдополнительного опрокидывающего момента от воздействия волн на дно цилиндра сучетом проницаемости основания

2.3.9. Максимальное возвышениегребня волны у контура вертикальной круглоцилиндрической преграды, h_c.max, м, над расчетным уровнемводы следует определять по формуле

h_c.max = x_max×h_c,i, (18)

где h_c,i -превышение вершины волны, с высотой обеспеченностью 0,1 % над расчетным уровнемводы, определяемое по СНиП2.06.04-82*;

x_max -коэффициент максимального возвышения волны у опоры, определяемый по табл. 6.

Таблица6

D/l	0,08	0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,5	0,6	0,8	1,0
xmах	1,00	1,10	1,40	1,55	1,72	1,78	1,82	1,85	1,91	1,96

2.3.10. Максимальнуюдонную скорость V_b,max, м/с, у контура и в окрестностивертикальной цилиндрической преграды следует определять по формуле

, (19)

где j _V -коэффициент максимальной донной скорости, определяемый по графикам на черт. 7.

Максимальная донная скорость, определяемая через коэффициент j _V почерт. 7, кривая 1, возникает у точек контура цилиндрическойпреграды, расположенных под углами q = 90° и 270° к лучу волны. Максимальная донная скорость вокрестности цилиндрической преграды, определяемая по черт. 7, кривая 2, возникает в точке, расположенной впередипреграды (q =0) на расстоянии l отконтура преграды, определяемом следующим образом: при , ; при , l = 0,25l.

Черт. 6. Графики значений коэффициента распределения давления попериметру цилиндрической преграды c(ka, q):

1 -q = 0°; 2- q = 15°; 3 - q = 30°; 4- q = 45°; 5 - q = 60°; 6 - q = 75°; 7- q = 90°; 8 - q = 105°; 9 - q = 125°; 10 - q = 135°; 11 - q = 150°; 12 - q = 165°; 13- q = 180°

Черт. 7. Графики значений коэффициента максимальной доннойскорости j _V:

1 - у контура цилиндрическойпреграды; 2 - в окрестности преграды