Плавучая атомная тепловая электростанция в городе Певек Чукотского автономного округа России

«Молодой учёный»
.
№ 24 (366)
 .
Июнь 2021 г.
54
Технические науки
Расчет ледовой нагрузки на вертикальную стену
Согласно СП 38.13330.2018 сила дрейфа ровного льда на вертикальную стенку широкой конструкции рассчитывается по фор-
муле, МН:
3
,
2,2 *10
c w
v
c
F
Vh Ak R
−
=
ρ
(2)
При этом ледовая нагрузка, рассчитанная по (2), не должна превышать значения по формуле:
,
b w
v
c
F
k kR bh
=
(3)
Для сравнения ледовую нагрузку можно рассчитать по формуле международного стандарта ISO 19906 [9]:
eff
F
p bh
=
(4)
1
n
m
eff
r
h
b
p
C
h
h
   
=
   
 
 
(5)
где 
2,8
;
0,3;
0,16.
r
C
MPa n
m
=
= −
= −
Как известно, формула (3) СП 38.13330.2018 в некоторых случаях может давать заниженные значения ледовой нагрузки из-за не 
совсем корректного учета масштабного эффекта ледовой нагрузки [4]. При выводе формулы (3) обширных натурных данных о ле-
довых силах на протяженных сооружениях не было. В то же время формула (4) из ISO 19906 в случае отсутствия многолетнего льда 
даст несколько завышенные значения. В [10] представлена модифицированная формула, которая, с одной стороны, учитывает за-
висимость давления льда от толщины льда h и отношения b / h, с другой стороны, позволяет учесть изменчивость прочности льда 
в течение ледового сезона, тем самым компенсируя недостатки формул (3), (4). К. Шхинек в одной из своих работ [4] также отмечал 
необходимость учета этих двух положений. Формула выглядит следующим образом:
1
   
=    
 
 

n
m
v
c
h
b
F k
AR bh
h
h
(6)
где 
m
, 
n
— эмпирические коэффициенты; 
˜А
— коэффициент корреляции прочности (определяется экспериментально или на ос-
новании имеющихся натурных данных крупномасштабных измерений силы льда).
В зоне контакта конструкции со льдом (
b
h
) до 30 м² — = –0,76, 
m
= –0,38; когда площадь контакта больше, чем 30 м² — 
n
= –0,34,
m
= –0,17. Коэффициент 
˜А
в исследовании был взят равным 
˜А
= 1,25. При заданном значении нагрузка по формуле (6) дает рас-
четные ледовые силы, сопоставимые с натурными данными замеренных ледовых нагрузок на протяженные конструкции, пред-
ставленные в [11–13].
Когда вертикальная стена сделана из мерзлых ледяных блоков на наклонной стене, к формулам (3), (4), (6) следует применять 
понижающий коэффициент:
h
i
F
k F
β
=
(7)
В СП 38.13330.2018 коэффициент 
k
β
приведен только для замороженных блоков льда на конической конструкции. Таким об-
разом, чтобы получить значение этого коэффициента для случая наклонных протяженных конструкций, было проведено чис-
ленное моделирование в ANSYS Explicit Dynamics. Использовалась численная 3D-модель, для которой были сделаны следующие 
допущения:
1) лед считался твердым телом;
2) рассмотрено хрупкое разрушение льда при относительно высоких скоростях его деформации. Также предполагалось, что до 
начала хрупкого разрушения лед под нагрузкой вел себя упруго. Для описания поведения льда под нагрузкой использовалась мо-
дель Мора-Кулона. В таблице 1 представлены характеристики численной модели льда;
3) хрупкое разрушение в динамике учитывалось путем удаления отдельных конечных элементов (в ANSYS метод называется 
Element Erosion Technique). В качестве критерия разрушения были приняты предельные основные нормальные деформации льда.
4) не учитывались гидростатические и гидродинамические эффекты воды.

жүктеу/скачать 7,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: