4.3.5. Волновое давление и действие льда

В защищенных акваториях образуется обычно незначительное волнение, не оказывающее ощутимого на причальные сооруже­ния Однако, в некоторых случаях (рейдовые причалы, недостаточно на-[ защищенные акватории) волновое давление на причальные со­оружения может быть значительным. Методика определения этого изложена в нормативных документов и не рассматривается в дан­ном разделе.

Различают два вида давления льда: статическое и динамическое. Ледяное поле при понижении температуры, как известно из физики, расширяется. Вследствие этого портовые сооружения испытывают ста­тическое давление льда. Для причальных сооружений гравитационной конструкции благодаря их массивности статическое давление льда суще­ственного значения не имеет.

Более уязвимы сооружения сквозной конструкции на сваях. При больших деформациях льда отдельные сваи могут получить поврежде­ния. Поэтому в портах с тяжёлым ледовым режимом практикуют обка­лывание льда вокруг свай, устройство утеплённых прорубей.

Динамическое ледовое давление возникает при движении льда от действия течения, ветра при этом, могут быть весьма значительными, поэтому в некоторых случаях возводят ледо­резы, разрушают ледяное поле взрывами. Теоретически обос­нованные методы оценки ледовых настоящего времени не по­лучены. Поэтому пользуются эмпирическими формулами для определения давления свободно плавающего ледяного поля и отдельных льдин.

4.3.6. Нагрузки, образующиеся при взаимодействии судов с причальными сооружениями

При технической эксплуатации причальных сооружений первосте­пенное значение имеет обеспечение их сохранности, а также предохра­нение судов от повреждений при швартовных операциях и стоянке. Раз-

следующие виды нагрузок, образующихся при судов с причальными сооружениями:

• нагрузка от давления судна на причал при действии ветра и течения со стороны акватории;

• нагрузка от натяжения швартовов при действии ветра и тече­ния в обратном направлении;

• динамическая нагрузка, возникающая от удара судна при подходе;

• динамический навал судна при ветровом дрейфе;

• нагрузки, возникающие при волнении от пришвартованного к причалу судна.

При сплошном фронте кордонной линии причала давление ветра и течения передаётся на сооружение не по всей длине судна, а только в пределах прямолинейной части борта. Если же судно опирается на от­дельные опоры в виде патов, реакции последних будут сосредоточенны­ми, а их сумма — равна полному ветровому давлению.

Ветровое давление зависит от скорости ветра и величины боковой поверхности судна, называемой парусностью. Скорость и направление ветра измеряется анемометрами или анемографами. В морской практике часто скорость ветра выражают в баллах согласно табл. 4.5. С увеличени­ем скорости ветра резко возрастает давление на 1 м² боковой поверхности судна. Нормальная составляющая суммарного давления ветра как при статическом навале, так и при натяжении швартовов определяется по удельному давлению ветра (кг/м²), которое в свою очередь зависит от нормативного удельного давления.

Таблица 4.5 Соотношение скорости ветра в баллах и м/сек

Характер ветра	Баллы	Скорость, м/сек
Штиль	0	0
Слабый ветер	1-2	1-3
Умеренный ветер	3-4	4-7
Сильный ветер	5-6	8-12
Буря	7-8	13-20
Шторм	9-10	20-25
Жестокий шторм	11	25-29
Ураган	12	более 29

Таблица 4.6 Давление ветра по ветровым районам

Ветер	Ветровой рай­он	Нормативное удельное давление, кг/м2	Соответствующая скорость ветра, м/сек
Основной	А,Б,В,Г	27	22
Особый	А	32	25
Особый Особый	Б	54	33
	В	84	43
Особый	Г	120	53 |

Нагрузка от натяжения швартовов. Этот вид нагрузки образуется при действии ветра со стороны территории и стремится оторвать судно от кордонной линии. Удерживается оно швартовными концами (мягкими тросами), закреплёнными к швартовным тумбам. При расчёте нормаль­ной к кордонной линии составляющей усилия от натяжения швартовов (т) учитывается уменьшение парусности судна за счёт площади поверх­ностей, имеющихся вблизи причала (склады и другие капитальные со­оружения, высокие берега).

При длине судна 100-150, 250, 300 м количество тумб должно составлять не менее 4,6, 8 шт. соответственно.

На набережных ветровая нагрузка может действовать одновре­менно только в одном направлении (навал или отрыв). На эстакадах же, при стоянках судов с обеих сторон, сооружение испытывает одно­временно двойное воздействие: навал с наветренной стороны и натя­жение швартовов — с другой, подветренной.

Динамические нагрузки, образующиеся при подходе судна к причин (удар). При подходе судно, обладающее некоторой непогашенной скоро ударяется скулой о причальное сооружение. В этом случае в кон плоскости возникает динамическая нагрузка, называемая уда ром. Возникающие удары могут быть настолько значительными, что даётся опасность для корпуса судна и для причального сооружения.

С целью предотвращения этой опасности причальные сооружения с внешней стороны кордонной линии оборудуются отбойными присно. Они изготавливаются из резины или специальных поли­мерных материалов. Установлено, что сила удара зависит от массы суд­на, скорости в момент контакта, угла подхода, упругой податливости со­оружения, отбойных приспособлений и корпуса судна.

Для определения этой нагрузки нужно вычислить кинетическую энергию подходящего судна по формуле из курса теоретической механи­ки. Исследования показали, что не вся кинетическая энергия затрачива­ется на сжатие отбойного приспособления. При ударе под углом часть энергии затрачивается на разворот судна. Часть кинетической энергии рассеивается также за счет нагревания и остаточных деформаций корпу­са судна и отбойных устройств. Наконец, часть энергии затрачивается на вытеснение воды между судном и причальной стенкой при швартовке.

Однако, детальное рассмотрение этого вопроса, как и вопроса о нагрузках, возникающих при волнении от пришвартованного к при­чалу судна, а также динамического навала при ветровом дрейфе не входят в задачи настоящего раздела.