Нагрузка от обледенения и сочетания обледенения с ветром

Примечание — В данном Приложении рассматривается нагрузка от обледенения и сочетания обледенения с ветром в отношении мачт и башен. Предполагается включение этих данных в EN 1991 — Воздействия на конструкции.

В.1 Общие положения

(1) Гололедные нагрузки на мачты и башни в незащищенных местах могут увеличиваться и в сочетании с ветром и увеличенным аэродинамическим сопротивлением из-за обледеневших элементов в некоторых случаях являться определяющими при проектировании.

(2) Размеры гололедных отложений на конструкциях, а также их плотность, расположение и форма в значительной степени зависят от местных метеорологических условий, топографии и формы самой конструкции.

(3) Обледенение традиционно классифицируется в соответствии с двумя различными процессами льдообразования:

— внутриоблачное обледенение;

— обледенение в результате атмосферных осадков.

(4) Эти типы обледенения могут привести к образованию различных типов льда: мягкий иней, твердый иней, мокрый снег и гололед с различными физическими свойствами плотности, адгезии, когезии, цвета и формы. Например, плотность обычно варьируется от 200 кг/м³ до 900 кг/м³, от концентрических отложений (гололед и мокрый снег) до эксцентрического отложения на одной грани, заостренного по ветру (мягкий и твердый иней).

(5) В целях инженерного проектирования традиционно допускается, что все элементы мачт и башен покрыты льдом определенной толщины, что в сочетании с плотностью можно использовать при расчете веса льда и аэродинамического сопротивления. Такие методы можно обосновать в местностях, где гололед и мокрый снег формируют расчетные гололедные нагрузки, но в случае инея физическая реальность не совпадает с равномерной толщиной льда на всех элементах мачт и башен. Однако в местностях, где отложения льда при внутриоблачном образовании относительно малы, метод расчета веса льда и аэродинамического сопротивления при наличии гололеда с допущением равномерного слоя льда может резонно применяться на практике, если используются значения, взятые с запасом.

(6) С другой стороны, в Европе есть местности, подверженные значительному гололеду, и для таких регионов специалисты должны оценивать гололедные нагрузки. Такие оценки включают вес, расположение, форму и т.д. гололедной нагрузки на конструкции, а также надлежащее сочетание гололеда с ветром, подлежащее точному определению.

(7) В нижеприведенных положениях представлено общее описание обращения с гололедными нагрузками и их сочетания с ветром, действующих на мачты и башни.

В.2 Гололедная нагрузка

(1) Принципы характеристической гололедной нагрузки, включая плотность и другие проектные параметры, приведены в ISO 12494. В ISO 12494 гололедная нагрузка основана на классах гололеда (изморозь и гололед), но фактические классы гололеда по местностям не приведены, как и плотность гололеда.

Примечание — В Национальном приложении может быть приведена дополнительная информация.

(2) Поскольку гололед может образовываться на башнях и мачтах несимметрично, такие ситуации необходимо учитывать. Несимметричный гололед представляет особый интерес в отношении мачт, на которых гололед на различных оттяжках может значительно отличаться, вызывая изгибающее воздействие на ствол мачты. Несимметричное обледенение оттяжек может быть частично вызвано несимметричным нарастанием льда в зависимости от направления ветра и частично — неравномерным сбросом гололеда с оттяжек.

В.3 Вес льда

(1) При определении веса гололеда на решетчатой башне или мачте, как правило, допускается, что все конструкционные элементы, части лестниц, вспомогательные приспособления и т.д. покрыты льдом одинаковой толщины по всей поверхности элемента, см. Рис. В.1.

Рисунок В.1 — Толщина льда на конструкционных элементах

В.4 Гололедно-ветровая нагрузка

(1) В районах возникновения гололеда сочетание с ветром часто влияет на проектирование мачт и башен. Увеличенное аэродинамическое сопротивление, вызванное отложениями льда на отдельных элементах, может привести к формированию критической нагрузки, даже если скорость ветра меньше максимального характеристического значения.

(2) Аэродинамическое сопротивление обледеневшей башни или мачты может быть рассчитано с использованием основного метода, приведенного в Приложении Б, с учетом увеличения ширины элементов из-за толщины слоя гололеда. Если зазоры между элементами небольшие (к примеру, менее 75 мм), допускается, что они заполнены льдом. Определение аэродинамического сопротивления в случае изморози гораздо более сложное, и необходимо уделить особое внимание случаям полного обледенения мачт или граней мачт. Руководство приведено в ISO 12494.

(3) При сочетании гололеда и ветра характеристическое давление ветра в периоды времени, когда возможно образование гололеда, меньше характеристического давления ветра в любом случае. Необходимо принять это к сведению, умножая характеристическое давление ветра, приведенное в EN 1991-1-4, на коэффициент k. Коэффициенты k приведены в ISO 12494 и зависят от класса гололеда.

В.5 Асимметричная нагрузка от обледенения

(1) Асимметричное обледенение мачты необходимо учитывать при отложении гололеда на ствол мачты и все оттяжки за исключением:

— одной оттяжки верхнего яруса; и как отдельный случай;

— двух оттяжек верхнего яруса.

В.6 Сочетание гололеда и ветра

(1) Сочетание гололеда и ветра необходимо учитывать как при симметричном, так и при несимметричном обледенении. Расчетные значения нагрузок приведены в п. 2.3, следует использовать следующие сочетания:

— преобладание льда и сопровождающий ветер:

(В.1)

— преобладание ветра и сопровождающий гололед:

(В.2)

где коэффициент k определен в п. В.4(3).

Примечание — В Национальном приложении может быть приведена дополнительная информация по коэффициентам сочетаний. Рекомендуются следующие коэффициенты сочетаний:

ψ _{W (ветер)} = 0,5 (В.3а)

ψ _{ice (лед)} = 0,5 (В.3б)

(3) См. частные коэффициенты общего веса γ_G, гололедной нагрузки γ_ice и ветровой нагрузки γ_W в Приложении А.