Научно-практическое развитие инструментов оптимизации определения горизонтальной ледовой нагрузки при наличии ледовых воротников тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шарапов Дмитрий Андреевич

• Шарапов Дмитрий Андреевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Шарапов Дмитрий Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ И ИЗУЧЕННОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ВМЕРЗАНИЯ С ОБРАЗОВАНИЕМ ЛЕДОВОГО ВОРОТНИКА

1.1 Общая постановка задачи вмерзания с образованием ледового воротника

1.2 Состояние проблемы и обзор источников

1.3 Выводы по главе

2 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЛЕДОВОГО ВОРОТНИКА

2.1 Общая постановка задачи

2.2 Математическая постановка задачи

2.3 Расчет толщины льда

2.4 Анализ достоверности результатов

2.5 Выводы по главе

3 ПРАВИЛА ИЗМЕРЕНИЯ И НОРМИРОВАНИЕ ФОРМЫ ЛЕДОВОГО ВОРОТНИКА

3.1 Измерения размеров и формы ледового воротника

3.2 Типичные ошибки при измерении ледовых воротников

3.3 Модель нормирования ледового воротника

3.4 Результаты нормирования формы ледового воротника

3.5 Выводы по главе

4 МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ С УЧЕТОМ ЛЕДОВЫХ ВОРОТНИКОВ

4.1 Метод моделирования влияния ледового воротника на нагрузки

4.2 Нагрузка при разрушении ледового воротника

4.3 Нагрузка на цилиндрическую вертикальную опору

4.4 Результаты определения нагрузки

4.5 Сравнение и верификация результатов

4.6 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ЛЕДОВЫХ ВОРОТНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научно-практическое развитие инструментов оптимизации определения горизонтальной ледовой нагрузки при наличии ледовых воротников»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования и степень разработанности. Освоение арктических регионов является одним из приоритетных направлений развития научно-промышленного комплекса и машиностроения России. Особое место занимают морские и речные сооружения в холодном климате, подверженные ледовым воздействиям.

Научно-практические инструменты для определения ледовых нагрузок на сооружения заметно развивались в последние годы, однако, особенностью ледовых воздействий является их многообразие и определяющее значение для конструкций. Под многообразием понимается большое количество ледовых образований и способов воздействия, которыми лед может влиять на сооружение. Определяющее значение ледовой нагрузки часто объясняется её максимальными значениями, значительно превышающими другие типы нагрузок.

В настоящее время для расчета горизонтальной ледовой нагрузки на вертикальные цилиндрические гидротехнические сооружения и их опоры используется решение Коржавина и модификации (СП 38.13330.2018, ISO 19906). Однако, данное решение не учитывает следующие факторы, возникающие при обмерзании гидротехнического сооружения при постоянном уровне воды:

а) сооружение обладает большей теплопроводностью (так как основными материалами, как правило, являются сталь и бетон), вследствие чего, на контакте с морским или речным сооружением образуются «ледовые воротники», то есть происходит увеличение толщины льда.

б) ледовые воротники (п. «а») могут изменить тип разрушения льда перед гидротехническим сооружением (изгиб - сжатие), что может значительно увеличить нагрузки на сооружение.

Основным объектом производственных объектов, для которых актуальна рассматриваемая проблема являются причальные комплексы и прочие основания на вертикальных сваях внутри акватории, например, вертикальные свайные

основания в составе причалов, ледозащитных сооружений, сооружений континентального шельфа, стапелей, маяков, навигационных знаков и прочих сооружений в составе морских и речных портов, водных путей и прочих гидроузлов.

Возникновение ледовых воротников вокруг цилиндрических опор и свай сооружений при постоянном уровне воды обусловлено изменением направления и интенсивности переноса тепловой энергии из воды в холодный воздух с отрицательной температурой ниже точки замерзания. При использовании материалов с большой теплопроводностью в составе указанных сооружений (сталь и бетон) через них происходит интенсивный ток тепловой энергии в атмосферу. Сооружение нагревается водой ниже поверхности ледового покрова и отдает тепловую энергию в атмосферу над поверхностью ледового покрова. При этом, за счет высокой теплопроводности и отсутствии теплоизоляции в виде ледового покрова интенсивность теплового потока выше, чем на окружающей акватории. В местах интенсивного теплового потока, при переходе через точку замерзания, происходит образование льда. В рассматриваемом случае лед образуется под поверхностью ледового покрова акватории и обволакивает опоры сооружения, образуя характерные «ледовые воротники».

Ледовые воротники опасны по ряду причин. Они могут затруднять проведение операций вблизи сооружений, на которых они образуются, а также являться причиной максимальных пиковых нагрузок на сооружения при подвижках льда.

Простое допущение, что нагрузка на вмерзшее в ровный лед сооружение возрастет пропорционально изменению толщины льда у сооружения, не может дать правдоподобный результат, так как происходит изменение механизма разрушения льда. В первый момент времени при подвижках льда нагрузка возрастает, однако, в дальнейшем происходит поворот ледового воротника (разрушение изгибом), в следствии чего нагрузка не достигает максимальной

нагрузки при учете толщины ровного льда равного максимальной толщине ледового воротника.

Влияние ледовых воротников на нагрузку мало описано в нормативных документах, однако, способно на 50% и более увеличить нагрузку на сооружение по сравнению с классическим случаем определения нагрузки при прорезании льда морским или речным сооружением. Приведенные рекомендации в некоторых нормативных документах (СП 38.13330.2018 Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов), ВСН-41.88 Проектирование ледостойких стационарных платформ) могут существенно завышать ледовую нагрузку, что может отражаться на стоимости конструкции. Недостатком имеющихся методов является отсутствие зависимости определяемых факторов вмерзания от температуры и продолжительности вмерзания, которое напрямую влияет на количество намерзаемого льда на сооружение, на площадь контакта сооружение-лед и, как следствие, на горизонтальные ледовые нагрузки на сооружение.

В работе рассматривается новый метод повышения качества оценки горизонтальной ледовой нагрузки на вертикальные гидротехнические сооружения цилиндрического профиля путем учета ледовых воротников, принимая во внимание их размер в зависимости от времени и температуры вмерзания. Проблемы метода расчета горизонтальной ледовой нагрузки на вертикальные цилиндрические сооружения, преимущественно из стали, при образовании «ледовых воротников» определяют актуальность работы.

Теоретической основой диссертации послужили исследования в области управления качеством продукции, стандартизации и организации производства, ледовых воздействий на сооружения таких отечественных и зарубежных ученых, как К.Н. Шхинек, А.Г. Жиленков, А.И. Альхименко, Ли Лян, Р. Фредерикинг, К. Холанд, С. Лосет, А.Т. Беккер, А. Марченко, О.Т. Гудместад, П. Лиферов, Г.В. Тимко, К.Р. Кроасдаль, Г. Цинкер, Т. Сандерсон, К.Н. Коржавин и др.

Научно-методологической основой решения задач разработки и научно-практического развития инженерных и других инструментов производственных систем, инструментов бережного производства и унификации, в том числе нормативных документов, являются работы К.Н. Шхинека, С. Лосета, А. Марченко, Г. Цинкера, Т. Сандерсона, К.Н. Коржавина, А.Г. Жиленкова.

Анализ научных работ показал наличие значимых решений в создании инженерных инструментов организации оценки влияния вмерзания сооружений, но они не снимают вышеизложенных утверждений.

Цель диссертации - повысить качество оценки горизонтальной ледовой нагрузки на вмерзшие в лед вертикальные цилиндрические гидротехнические сооружения с учетом ледовых воротников.

Задачи исследования:

1. Формулировка термодинамической модели для определения размеров и формы ледовых воротников.

2. Оценка размеров ледовых воротников в зависимости от температурного режима в воздухе и внутри сооружения (термодинамическая задача).

3. Оценка влияния воротников на нагрузку при рассмотрении взаимодействия лёд/сооружение в вертикальной плоскости (задача механики твердого тела).

4. Суммарное влияние воротников на нагрузку при рассмотрении взаимодействия лёд/сооружение в горизонтальной плоскости с учетом решения в вертикальной плоскости.

Для решения проблем использовались численные методы решения и компьютерное моделирование.

Соответствие исследования паспорту специальностей ВАК. Работа выполнена в соответствии с паспортом специальности ВАК 2.5.22. Управление качеством продукции. Стандартизация. Организация производства, в области

исследования: «7. Научные основы управления рисками и предотвращения несоответствий в технических и организационных системах.»; «15. Научно-практическое развитие инженерных инструментов управления, организации производственных систем, а также баз знаний.»; «20. Анализ и синтез организационно-технических решений. Стандартизация, унификация и типизация производственных процессов и их элементов.».

Научная новизна диссертации состоит в установлении норм, правил и характеристик анализа образований ледниковых воротников, что позволило уточнить установленные ранее значения горизонтальных нагрузок на гидротехнические сооружения. Научная новизна включает в себя:

1. Термодинамическую модель формирования ледовых образований, которая позволяет провести расчет размеров и формы ледовых воротников, учитывающая следующие физические факторы:

• термические свойства воды, льда и материала конструкции (гидротехнической опоры): теплопроводность, теплоемкость, теплота образования;

• время (продолжительность процесса формирования ледового образования);

• градиент температуры (учитывается фактическая температура, при которой происходит формирование ледовых образований.

2. Правила проведения оценки размеров ледовых воротников, включая ледовые воротники в идеальных лабораторных условиях и ледовые воротники в естественных условиях, типичные ошибки измерения.

3. Модель нормирования формы ледового воротника, позволяющего установить размер и форму ледового воротника с использованием минимального количества параметров:

толщины ровного окружающего льда;

коэффициента отношения толщины ледового воротника к толщине ровного окружающего льда;

угла примыкания ледового воротника к конструкции (опоре гидротехнического сооружения).

4. Метод определения нагрузки на вертикальное сооружение, который учитывает размер ледовых воротников, отличающийся тем, что впервые вместо общего коэффициента, учитывающего факт вмерзания, введена зависимость, основанная на физическом смысле процессов вмерзания.

Теоретическая значимость работы заключается в развитии процедуры стандартизации за счет описания физического процесса вмерзания и описания термодинамической модели формирования ледового воротника; в развитии модели стандартизации методов измерения ледового воротника и нормирования его формы. Разработка методики измерений ледовых воротников. Разработка методики, повышающей качество комплексной оценки влияния ледовых воротников на горизонтальную нагрузку путем принятия во внимание таких факторов, как температура и продолжительность вмерзания. Данная методика может служить основой для дальнейших расчетных алгоритмов, повышающих качество оценки нагрузки при наличии многих внешних факторов.

Практическая значимость работы заключается в разработке методики учета вмерзания с образованием ледовых воротников, определении зависимостей, позволяющих оценивать рассматриваемый эффект вмерзания без проведения трудоемкого процесса моделирования. Определение зависимости размера ледового воротника от количества морозоградусодней позволяет оценить геометрические параметры ледового воротника без проведения сложного моделирования. Определение влияния ледового воротника на горизонтальные ледовые нагрузки позволяет оценивать изменение нагрузки на опору/сооружение без проведения моделирования. Численная зависимость влияния морозоградусодней на увеличение нагрузки на сооружение при образовании ледового воротника позволяет проводить быстрый анализ возможного увеличения нагрузки при вмерзании с образованием

ледового воротника. Использование результатов работы повысит качество оценки ледовой нагрузки на соответствующие сооружения.

Методология и методы исследования. Решение поставленных задач основывается на теоретическом и эмпирическом исследовании с использованием моделирования, численных и физических натурных экспериментов, экспертной оценки и анализа, статистических методов, табличных и графических методов концептуализации и интерпретации данных. Численное моделирование выполнялось в двумерной постановке для большинства задач. Для определения распределения температурных полей численно решалась термодинамическая задача. Для определения относительных усилий решалась численная задача механики твердого тела. При анализе результатов применялись численные решения.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

Термодинамическая модель, позволяющая провести численную оценку размеров и формы ледового воротника.

Методика определения размеров ледовых воротников, основанная на решении термодинамической задачи.

Модель нормирования ледового воротника, которая, кроме правил нормирования, включает в себя анализ типовых ошибок эксперимента.

Метод расчета горизонтальной ледовой нагрузки на вертикальные сооружения при наличии ледовых воротников.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность научных положений, выводов и результатов исследования обеспечивается анализом существующих научно-исследовательских работ, верификацией предложенных моделей и методов, сходимостью с результатами физических опытов и натурными наблюдениями, а также соответствием результатов известным эмпирическим зависимостям.

Апробация работы. Основные защищаемые положения диссертации обсуждались и докладывались на заседаниях тематической секции в рамках конференции «Неделя науки СПбПУ» (2010, 2011), на научных семинарах кафедры Водохозяйственное и гидротехническое строительство (2011), на международных конференциях RAO/CIS Offshore 2011 и ICMPMT 2013. Результаты работы были представлены в профильные организации, такие как ФАУ «Российский морской регистр судоходства», АО «ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ». Основные результаты диссертации опубликованы в шести статьях, входящих в перечень SCOPUS и(или) ВАК.

Структура диссертации построена согласно логике изложения поставленных задач и полученных результатов. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 101 страницу, основной материал содержит 26 рисунков, 2 таблицы, 68 литературных источников.

Диссертационное исследование выполнено в рамках проекта FSEG-2020-0021 «Исследование статистических закономерностей ледовых нагрузок на инженерные сооружения и разработка нового метода их вероятностного моделирования» (Лаборатория фундаментальных основ ледотехнических исследований), регистрационный номер в ЕГИСУ АААА-А20-120061090027-4.

1 СОСТОЯНИЕ И ИЗУЧЕННОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ВМЕРЗАНИЯ С ОБРАЗОВАНИЕМ ЛЕДОВОГО ВОРОТНИКА

1.1 Общая постановка задачи вмерзания с образованием ледового воротника

Рассматриваются стальные сооружения цилиндрической формы, вертикального профиля (рисунок 1). Внешние условия считаются известными. Под внешними условиями понимаются предпосылки для формирования ледового покрова водоёма и ледового воротника у сооружения и/или наличие уже образовавшихся ледовых полей и ледовых образований. Предполагается отсутствие приливов и волнения. Считается, что лёд на акватории не движется в момент образования ледового воротника. Известны: соленость воды, температуры воды и воздуха за заданный период времени. Температура воздуха и продолжительность вмерзания, обычно, характеризуются одним показателем -морозоградусодни (МГД), то есть суммой средних за день отрицательных температур ниже температуры замерзания воды за рассматриваемый период времени.

Рисунок 1 - Пример стальной трубы для моделирования вмерзания сооружения в

лед по типу образования ледового воротника

Ледовый воротник - это сформировавшееся при постоянном уровне воды ледовое образование вокруг опоры, сваи или иного сооружения, имеющего высокую теплопроводность. Толщина воротника превышает толщину окружающего ледового покрова на акватории. Пример формы ледового воротника, полученного в результате физического эксперимента, представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Пример ледового воротника

Тепловая энергия передается через опору из воды в холодный воздух. В процессе теплообмена на поверхности опоры ниже поверхности воды образуется лед. Дополнительный лед в виде ледяных воротников приводит к увеличению поверхности контакта льда с конструкцией. Больший контакт может быть причиной больших нагрузок от ровного льда на конструкцию.

1.2 Состояние проблемы и обзор источников

Освоение арктических регионов является одним из приоритетных направлений. Для морских, речных, шельфовых конструкций Арктики ледовые нагрузки являются определяющими. Это обусловлено их значениями, которые, как правило, превышают значения других нагрузок на сооружение, и тем самым определяют конструкцию. Между тем, стоимость возведения конструкций в Арктике одна из самых больших, и, таким образом, точность определения ледовой нагрузки является важным обстоятельством для проектов Арктики [1].

При определении ледовых нагрузок, в отличии от некоторых других типов нагрузок, существует большая неопределённость, связанная с большим разнообразием ледовых воздействий. Причем многие из ледовых воздействий не описаны в нормативных документах или только упоминаются без должной методики их оценки. За последние годы ситуация сильно улучшилась. Так, например, известны исследования по оценке изученности ледовых нагрузок, когда разным специалистам предлагали оценивать одну и ту же нагрузку [2-4]. За последние несколько десятков лет точность определения существенно выросла [24]. Однако, некоторые ледовые образования по-прежнему не раскрыты в нормативных документах, и, поэтому существует вероятность значительного разброса в оценке этих явлений. Вмерзание по типу «ледового воротника» является одним из типов ледового воздействия, недостаточно раскрытого в нормативных документах, и, поэтому представляющего интерес для исследования.

В настоящее время методика расчета вмерзания в лед при постоянном уровне воды в литературе не описана должным образом. Лосет С. в источнике «Воздействие льда на арктические морские и прибрежные сооружения» [5] указывает, что следует учитывать вмерзание в лед. Данные рекомендации также присутствуют в книге «Actions from Ice on Arctic Offshore and coastal Structures» [6], в международном стандарте ISO 19906 [7], а также в российском аналоге -ГОСТ Р ИСО 19906 [8].

Накопление льда вокруг свай во время приливов упоминается в работе Цинкера Г.П. «Marine Structures Engineering: Specialized Applications» [9]. Процесс льдообразования объясняется отсутствием в соленой воде термоклина, и, следовательно, температура воды у поверхности не способна растопить лед, при погружении его в процессе прилива. Подъемная нагрузка на сваи с наросшими на них ледовыми образованиями ограничена силой сцепления.

Основные физические свойства воды, льда и снега взяты из открытых источников, в том числе с учетом методических указаний Козлова «Основы

гидрофизики, часть 3-4: Физические свойства воды, пара, льда и снега» [10]. Работы Daniel «Thermal Conductivity of Sea Ice and Antarctic Permafrost» [11], работы Fransson «Ice handbook for Engineers» [12], работы Schwerdtfeger «The thermal properties of sea ice» [13], работы Доронина «Морской лед» [14]. Основные используемые характеристики: физико-механические свойства льда, зависимости плотности и объема льда от температуры, коэффициент расширения льда, коэффициент Пуассона, модуль упругости. Используемые параметры и характеристики льда были оформлены автором в виде отдельной работы [15].

Для верификации расчетов образования льда [16] были проанализированы данные из архивов Государственного Гидрологического Института [17] и Главной Геофизической Обсерватории [18].

Лед является сложным комплексным материалом [19], механика его поведения должна описываться специальным образом, учитывая его механические свойства [19-25]. Прочность льда сильно отличается при растяжении и сжатии и зависит от внешних параметров [26-28]. При моделировании должен быть принят во внимание масштабный эффект [29, 30].

Расчет ледового бастла (ледовой бочки) имеет общую физику с расчетом ледового воротника в текущей работе, поэтому для целей данной работы были изучены модели расчетов ледовых бастлов. Лосет и Марченко в работах [31, 32] описывают полевые исследования и термодинамическую модель образования ледового бастла на вертикальных сваях. Пример ледового бастла приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Пример ледового бастла

Математическое моделирование термодинамического процесса образования ледяного воротника и ледового бастла основано на основе задачи Стефана. Модель Стефана известна продолжительное время и описана в работах [33-38]. Модель ледового бастла учитывает прерывистый поток тепла и образование льда при изменениях уровня воды, а ледовый воротник возникает в основном из-за теплового потока через конструкцию [39-42]. Для упрощения расчетов, основанных на известных рекомендациях, автором разрабатывались программы, позволяющие упростить оценку влияния ледового вмерзания [43, 44].

Для целей работы возможно использование методики аналогичной используемой для расчетов прочности консолидированных слоев торосов. Термодинамическое моделирование консолидации торосов описано в статье Марченко А. «Thermodynamic consolidation and melting of sea ice ridges» [45]. Марченко предложил использовать FEMLAB для численного расчета. Марченко описывает начальные условия, граничные условия, определяющие уравнения для расчета консолидации торосов. Приведенные в работе уравнения могут применяться для математической модели роста ледового воротника. Верификация модели консолидации торосов позволяет предположить, что аналогичное математическое моделирование роста ледового воротника, основанное на тех же принципах, должно давать результаты с аналогичной степенью достоверности [45].

Для проведения численных расчетов нагрузок, то есть механики льда, были проанализированы работы по численному моделированию льда [31, 32, 36, 46-48].

Ряд работ рассматривает возможность моделирования льда методом связанных частиц, описывает преимущество данного подхода перед методом конечных элементов и методом конечных разностей [49-54] .

Необходимость защиты морских сооружений от обледенения подчеркивается в работе «Центра инженерных исследований и разработок армии США» [55]. Поверхностные покрытия могут быть одним из решений для снижения затрат на содержание конструкции. Ледофобные материалы не

предотвращают образование льда на открытых конструкциях, но снижают адгезию [55].

Важную роль при вмерзании в лед играют силы сцепления. Рарати и Табор [56] сообщили о прилипании льда к различным твердым телам. Коэффициент адгезии представлен в виде графика в зависимости от температуры. Для целей настоящей работы используются коэффициенты сцепления льда со сталью и бетоном.

Адгезионная прочность является линейной функцией температуры до -15°С. Адгезия не зависит от площади поперечного сечения [57]. Степень сцепления льда со сталью в системах с большим контактным углом также зависит от времени. Смазывание поверхности приводит к снижению адгезии, так как не образуется настоящая ледо-твердая поверхность [57].

Проблема вмерзших ледовых конструкций в современных нормативных документах освещена недостаточно. В настоящее время общепризнанными являются следующие нормативно-правовые акты по строительству арктических ледостойких сооружений: СП 38.13330.2018 [58] (и предыдущие редакции [59], [60]), РМРС НД N0 2-020201-008 [61], РД 31.3.01.01-93 [62], РД 31.3.05-97 [63], ВСН-41.88 [64], ГОСТ Р ИСО 19906 [8], CSA S471-04 [65], API-RP-2N [66], NORSOK STANDARD N-003[67].

Из перечисленных выше норм только СП 38.13330.2018 [58], ВСН-41.88 [64] и ИСО 19906 [8] имеют информацию относительно рассматриваемых явлений.

СП 38.13330.2018 [58] (на момент выполнения исследования СНиП [60]) рекомендует использовать определенную толщину льда на границе раздела (уровень льда - сооружение): в зимний период, в случае вмерзания сооружения в уровень льда в течение трех и более суток, толщину льда следует принимать от натурных наблюдений, а в случае отсутствия экспериментальных данных - на 50% больше толщины окружающего уровня льда. СП 38.13330.2018 [58] рекомендует одновременно использовать повышающий коэффициент,

увеличивающий нагрузку, т = 1 для многогранной конструкции и т = 1,26 для полукруглой конструкции. При отсутствии наледи вокруг конструкции СП 38.13330.2018 [58] рекомендует использовать т = 0,83. С учетом всего вышеизложенного видно, что суммарное увеличение нагрузки при вмерзании конструкции в уровень льда составляет порядка 1,6-1,9. Однако использование единого коэффициента для всех случаев не соответствует экономическим и безопасным условиям, так как в этот коэффициент не входят время замерзания, температура окружающей среды и тепловые свойства конструкций.

Ведомственные нормы ВСН-41.88 [64] содержат данные относительно значения коэффициента при смерзании опоры с окружающим льдом.

Так кь - коэффициент, учитывающий пространственно-напряженную работу ледяного поля при его прорезании согласно таблице 1, в зависимости от Ь/Ьа и условий контакта опоры с ледяным полем изменяется в пределах, обозначенных в таблице.

Таблица 1 - (ВСН-41.88 [64] - Таблица 4)

Значение Ь/ка 1 2 4 6 7 10 12 16 20 30 и более

Коэффициент kb без смерзания опоры с ледяным полем 6.0 4.5 2.9 2.2 1.8 1.6 1.4 1.2 1.1 1.0

при смерзании опоры с ледяным полем 6.0 5.0 3.7 3.1 2.8 2.7 2.6 2.5 2.3 2.2

где Ь - поперечный размер опоры на уровне действия льда, м;

ha - расчетная толщина ровного ледяного поля, м;

Приведенные коэффициенты могут трактоваться двояко, так как по мере увеличения диаметра сооружения, относительное влияние воротников должно уменьшаться, чего не наблюдается в данной таблице.

Международный MCO(ISO) 19906 «Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения арктического шельфа» [7] содержит подробное описание расчета толщины льда для величины МГД (англ. FDD) (морозоградусодни). В пункте 8.2.4 [7] говорится, что необходимо учитывать ледовые нагрузки при вмерзании в ровный лед. В пункте 10.3.2 [7] указано, что конические конструкции следует

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шарапов Дмитрий Андреевич, 2023 год

9. Литература

1. Федеральный закон "Об обеспечении единства измерений" от 26.06.2008 N 102-ФЗ.

2. ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы физических величин.

3. ГОСТ 1.1-2002 Международная система стандартизации. Термины и определения.

4. ГОСТ Р 8.563-96 Государственная система обеспечения единства измерении (ГСИ). Методики выполнения измерений (с Изменениями N 1. 2).

5. ГОСТ Р 1.12-99 «ГСС. Стандартизация и смежные виды деятельности. Термины и определения».

6. ГОСТ 3.417-31 (СТ СЭВ 1052-73) Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Единицы физических величин (с Изменениями N 1. 2, 3).

7. ГОСТ 26433.0-35 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Общие положения.

3. ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия (с Изменениями N 1,2,3).

9. ГОСТ 17435-72 Линейки чертелные. Технические условия (с Изменениями

N1,2,3,4).

10. ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия.

11 ГОСТ 166-39 (СТ СЭВ 704-77 - СТ СЭВ 707-77; СТ СЭВ 1309-78 ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия (с Изменениями N 1, 2).

12. ГОСТ 164-90 Штангенрейсмасы. Технические условия.

13. ГОСТ 8.051-81 (СТ СЭВ 303-76) Государственная система обеспечен!« единства измерений (ГСИ). Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм.

14. ГОСТ 8.567-99 ГСИ. Измерения времени и частоты. Термины и определения.

15. ТУ 2-034-225 Наборы щупов.

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЛЕДОВОГО ВОРОТНИКА 10. Приложение

Пример рекомендуемого содержания протокол» измерений

размеров ледового воротника в_

Эксперпмент/обрязеп №_.

Дата проведения измеренпи: "_" _20_года.

Место проведения измерений:_.

Цель:_.

Условия подготовкн образца для измерении (условия формирования ледового воротника):

1) Продолжительность образования ледового воротника (;6*^т):

2) Подневная средняя температура при которой образовывался ледовый воротник (Гг):

3) Толшнна льда до начала образования ледового воротника (ко):

4) Толщина снега до начала образована ледового воротника 5} Соленость воды (£):

6) Наличие циркуляция воды (Х„):

7) Теплопроводостъ материала погруженной опоры (К:):

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЛЕДОВОГО В0Р01НИКА 8) Прочее: ...

Результаты измерений:

1) Толщина ледового воротника (£):

2} Ширина ледового воротника (Ь):

3) Толщина ровного льда (А):

4) Прочее:

Перечень применяемого испытательного измерений с указанием наименования оборудования п средств измерений:

1) Измерение линейных размеров: 2} Измерение температуры:

3) Измерение времени:

4) Измерение солености воды:

5) Прочее:

Дополнительные данные (параметры, показатели, характеристики, результаты расчетов, отклонения):

1}

оборудования и средств н типа испытательного

Нала чае приложений а фотофпкспппп (в том числе в электронном визе):

1}

Всего стрянпп:_

ФИО лнцл ар ов ода в ш его измерения:_

Подпись лица проводившего измерения:_

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. СВИДЕТЕЛЬСТВА О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ