1. Основные термины и определения

При проектировании сооружений рассматривают два типа ледовых нагрузок: локальное давление и глобальную нагрузку. [4]

Типы разрушения льда (пластическое течение, сжатие, растяжение, изгиб и т.д.) является важным параметром, он определяет предельную прочность льда (и нагрузки на сооружение).

Существует два основных метода расчёта ледовых нагрузок: полувероятностный и вероятностный.

Полувероятностный метод подразумевает, что параметры окружающей среды (и их период повторения), влияющие на уровень ледовой нагрузки, известны с некоторой вероятностью. Для оценки надёжности сооружения используются максимальные значения с заданной повторяемостью величин, влияющих на нагрузку.

Вероятностные методы исходят из того, что величины могут принимать любые значения, характеризуемые законами распределения. Рассматриваются все возможные сочетания условий окружающей среды. Случайным образом производится выбор исходных данных для одного конкретного расчёта. С помощью детерминистических формул рассчитываются значения нагрузок, соответствующих принятым исходным данным, после чего процесс выбора исходных данных и расчёт повторяются определенное количество раз. По окончании расчётов проводится анализ статистики нагрузок, на основе которого можно получить функцию распределения вероятностей реализации возможных нагрузок и найти нагрузку заданной обеспеченности.

Большинство исследований посвящено следующим ледовым нагрузкам:

• Ледовые нагрузки на вертикальные одноопорные сооружения

• Ледовые нагрузки на сооружения с наклонными гранями

• Действие ледовых нагрузок на многоопорные сооружения

• Нагрузки, вызванные воздействием торосов

• Динамические нагрузки

2. Обзор тезисов работ, представленных на Неделе науки сПбГпу

Мною были проанализированы тезисы научных работ студентов инженерно-строительного факультета СПбГПУ, представленных ими на Неделе науки СПбГПУ в период между 2005 и 2012 годами.

Практически все работы, посвящённые ледовым нагрузкам, были представлены студентами кафедры гидротехнического строительства. Работы можно разделить на две основные группы. Первая часть работ посвящена нагрузкам на гидротехнические сооружения от ровного льда, вторая – от ледовых торосов.

Работы по воздействие ровного льда можно также разделить по виду сооружения, подвергаемого нагрузкам: с вертикальными или наклонными гранями.

Большая часть работ посвящена созданию моделей ледовых полей или способам задания их в различных программных комплексах, и последующем сравнению величин нагрузок, полученных с их помощью, с результатами известных аналитических методов и формул. Такими соотношениями являются формулы Долгополова и Коржавина, методы Кросдейла и Ралстона, методики СНиП, ISO и др.

Все представленные научные работы были проведены под руководством профессоров кафедры ГТС К.Н.Шхинека и А.С.Большева.

Практически все работы носят модельно-теоретический характер, т.е. не учитывают конкретных ледовых параметров различных областей. Соответственно, определённые нагрузки имеют детерминистический характер, и должны быть уточнены для конкретных гидротехнических проектов. С другой стороны, научные работы дают универсальные результаты, которые могут быть при дальнейшей разработке методов и проверке валидности результатов, превращены в соотношения или модели для различных технических стандартов.

Три работы посвящены вычислению горизонтальной ледовой нагрузки на сооружения с наклонными гранями. Одна из работ представляет собой аналитическое решение уравнений статики для взаимодействия льда и сооружения. Две другие представляют решение этой же задачи в рамках двух программных комплексов: многоцелевая программа конечноэлементного анализа LS-DYNA,  разрабатываемая компанией Livermore Software Technology Corporation (США); Программный комплекс для анализа статики и динамики плавучих заякоренных объектов, расчета внешних нагрузок на плавучие и стационарные морские сооружения Anchored Structures (Россия).

Ещё одна работа посвящена воздействую ледовых обломков на райзеры. Нагрузки на райзер определены аналитически.

Две работы посвящены определению нагрузок на вертикальные многоопорные сооружения. Нагрузки в них определяются с помощью различных конечно-элементных и конечно-разностных программ.

Четыре работы посвящены определению нагрузок на дно от ледовых торосов. Одна из научных работ представляет аналитическое решение этой проблемы, в остальных трёх работах нагрузки были найдены с помощью программных комплексов Plaxis (Нидерланды) и Template (Россия).