Методика расчета ледовых воздействий для обеспечения надежности надводных и подводных объектов континентального шельфа арктических и дальневосточных морей
Название разработкиМетодика расчета ледовых воздействий для обеспечения надежности надводных и подводных объектов континентального шельфа арктических и дальневосточных морей.
Новизна
- концептуальный подход к методам решения проблемы ледовой абразии;
- вероятностная имитационная модель описания ледового режима, разработанная на основе математических моделей процессов формирования ледовых нагрузок и воздействий, определяющих основные параметры, влияющие на ледовую абразию;
- методика учета изменчивости температуры и прочности льда по толщине ледяного покрова, реализованная в виде программы расчета «Прочность льда»;
- методика планово-высотного распределения ледовых воздействий в опасной зоне истирания, реализованная в виде программы для графической интерпретации результатов расчета «Construction 3D»;
- эмпирические модели интенсивности ледовой абразии бетона;
- методика верификации математических моделей ледовых истирающих воздействий на основе натурных данных;
- верифицированная методика расчета глубины ледовой абразии, реализованная в виде расчетно-программного комплекса «IceStrIn».
Методика вероятностного расчета глубины ледовой абразии для обеспечения надежности и безопасности эксплуатации морских гидротехнических сооружений позволяет оценивать риски наступления постепенного отказа сооружения в результате разрушения материала конструкции. Определение абразионного износа сооружения осложняется высокой степенью неоднородности воздействия ледяного покрова. Математическая модель позволяет учесть все наиболее вероятные виды воздействий льда за весь срок службы сооружения.
Научная и практическая значимость
Впервые проведен комплекс исследований по изучению истирающего воздействия ледяного покрова.
Преимущества перед известными аналогами
Методика базируется на более чем 30-ти летних исследованиях кафедры в области воздействия льда на инженерные сооружения шельфа. В отличие от известных методов расчета вероятности ледовых нагрузок, методика позволяет определять не только распределение вероятности ледовой нагрузки, но и продолжительность воздействия в каждой точке сооружения, благодаря чему данная методика, объединяющая лабораторные испытания образцов и теоретические обоснования воздействия льда основанные на натурных наблюдениях, является уникальной и не имеет аналогов в России и за рубежом
Область(и) применения
Проектирование сооружений для шельфа замерзающих морей.
Правовая защита
- свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2012610822 «Программа для определения распределения прочности и температуры льда с учетом пространственно-временной неоднородности (прочность льда)»;
- свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2011619025 «Взаимодействие льда с сооружением (IceStrIn 1.0 (Fatigue)»;
- свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2011619023 «Взаимодействие льда с сооружением (IceStrIn 2.0 (абразия)»;
- свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2011619024 «Программа для графической интерпретации результатов расчета (Construction 3D)».
Стадия готовности к практическому использованию
НИОКР. Результаты апробированы и верифицированы на результатах полевых наблюдений за ледовой абразией. Методика внедрена при проектировании ледозащитного пояса из износостойкого бетона для бетонного основания гравитационного типа (БОГТ) Аркутун-Даги, строящегося в рамках проекта «Сахалин-1». Рекомендации по проектированию ледозащитного пояса использовались при изготовлении опытного образца в натуральную величину, что позволило отработать технологию изготовления опорных колонн БОГТ и применить ее на практике.
Проект ледозащитного пояса из износостойкого бетона, выполненный на основе расчетных данных о глубине ледовой абразии по разработанной автором методике расчета, был внедрен при строительстве БОГТ месторождения Аркутун-Даги о. Сахалин. Результаты исследований могут быть использованы для проведения лабораторных испытаний различных строительных материалов на сопротивление ледовой абразии и для совершенствования нормативных документов по расчету гидротехнических сооружений на истирающее воздействие дрейфующего ледяного покрова.
Авторы
Беккер А.Т., Уварова Т.Э., Помников Е.Е., Ким Л.В.