[Серёга - Bilder]

Подскажите если знаете такую вещь:
как рассчитать давление от замерзающего льда на замкнутый ограждающий контур?

Ситуация: два параллельных причально-направляющих пала, между ними примерно 20 метров воды. Зимой само-собой вода замерзает. Как посчитать давление от замёрзшего льда на эти палы (давление в следствии расширения льда).
Я в СНиПах смотрел - такого не нашёл. Пробовал считать давление через прочность льда (типа давление не может быть прочности льда на сжатие) - но получается очень не маленькое значение......

Если кто-то сталкивался с этим, прошу проконсультируйте по данному вопросу.[/url]

[alle]

Сообщение от Серёга - Bilder Подскажите если знаете такую вещь: как рассчитать давление от замерзающего льда на замкнутый ограждающий контур? Если кто-то сталкивался с этим, прошу проконсультируйте по данному вопросу.[/url]

Сталкивался на даче
А если объем незамкнутый - точто мешает льду расширятся в другую сторону? Плохо только тогда когда он замкнутый со всех сторон. Например бочка (бак) с водой - сначала намерзает лед сверху, а потом нижний который ни туда не сюда - разрывает ее . Коэффициент расширения льда может быть найден через разницу плотностей льда и воды (по моему ок 1,1), что конечно же очень много если перевести это в вынужденную деформацию объема бочки. Посчитать ее несложно, ручками или по МКЭ - применившись к температурному расширению.
Но тут опять таки зависит от частоты и продолжительности наступления первых заморозков - лед может просто вылезти шапкой сверху, не повредив бак.
Кстати слышал такую вещь что если накидать в бак прутьев то вроде как можно оставлять воду на всю зиму. Но физически я себе этот процесс плохо представляю, потому прокомментировать не могу.

[Серёга - Bilder]

Спасибо Alle.
Только контур не обязательно может быть замкнутый - если это две протяжённые стенки между которыми лёд - то этот лёд не уйдёт в свободные проёмы...
Про то, что можно накидать деревяшек в воду и вокруг них вода не замёрзнет - тоже слышал байку такую... Только плохо представляю сколько брёвен надо в море накидать чтоб оно не замёрзло Может кто-нибудь подскажет как колличество брёвен посчитать?! :wink: А реально - на даче пробовали: кинули пару обрезков досок в прудик (у нас на участке) - после первых морозов вокруг них и правда в радиусе 2-3 см небыло льда... Но потом выпал снег... К концу зимы снега навалило метра 2... Досочки были похоронены, а пруд промёрз до дна :twisted:

[alle]

Сообщение от Серёга - Bilder Ситуация: два параллельных причально-направляющих пала, между ними примерно 20 метров воды. .[/url]

Ну 20 метров это много. Возможно что весь доп. объем уйдет вверх и давления не будет.
Но тут, по моему, дело не предсказуемое - смотря как он замерзать будет.

[Серёга - Bilder]

Но тут, по моему, дело не предсказуемое - смотря как он замерзать будет.

- Вот и я о том же...

[MYV]

Ситуация: два параллельных причально-направляющих пала, между ними примерно 20 метров воды. Зимой само-собой вода замерзает. Как посчитать давление от замёрзшего льда на эти палы (давление в следствии расширения льда).

Представляется что проблема несколько надуманна (поэтому нет в СНИПах).
1 Намерзание льда приводит к повышению давления только в замкнутых обьемах - та же бочка. Лед образуется не только на поверности воды но и на стенках бочки, примерзая к ним и образуя прочную, герметичную крышку.
2 Сам процесс перехода воды в лед не вызывает дополнительной нагрузки на ограничивающие поверхности. В качестве примера - ваш прудик. Если бы замерзание пруда сопровождалось воздействием на берега, то с каждым годом он становился бы больше.
Живу на берегу моря, рядом порт, причалы и как-то не замечал между ними ни бревен (за исключением принесеных ветром или оброненных при погрузке) ни каких-либо иных ухищрений.

[Серёга - Bilder]

MYV

Живу на берегу моря, рядом порт, причалы и как-то не замечал между ними ни бревен (за исключением принесеных ветром или оброненных при погрузке) ни каких-либо иных ухищрений.

Не надо шутки воспринимать буквально! Про брёвна - это байка...

Проблема не надумана. Кстати, прудик мой с каждым годом становился всё шире и шире, поэтому этим летом пришлось превратить его в ж/б бассейн. А давление льда в замкнутых обёмах... Вот пример:
берега длинного канала. - давит ли на них лёд при замерзании воды? ведь канал не замкнутый контур - не бочка! - ответ: ещё как давит, ж/б плиты берегоукрепления выворачивает и с места сдвигает!
Вот только никто не может на вопрос ответить - как правильно это посчитать...

[MYV]

>Серёга - Bilder

Не надо шутки воспринимать буквально! Про брёвна - это байка...

Прошу извинить, у меня не получилась.

берега длинного канала. - давит ли на них лёд при замерзании воды? ведь канал не замкнутый контур - не бочка! - ответ: ещё как давит, ж/б плиты берегоукрепления выворачивает и с места сдвигает!

На плиты берегоукреплений давит не только и столько лед в канале, сколько насыщенный водой и промерзаюший грунт с другой стороны (тот самый замкнутый обьем). Где-то недалеко тема - "морозное пучение грунта", может там есть полезное? А лед в конале является опорой, при достаточной толщине препятствующей смещению, но не препятствующей выворачиванию. А если в канале постоянное течение и толщина льда незначительная, то вот и смещение. Какая глубина промерзания грунта и толщина льда?, и где приложены силы?
Насчет прудика - может это от повышения уровня грунтовых :?:, и давно с ним такое?

[X-DeViL]

А если взять и посчитать как нагрузку от температурного расширения?

взять Е льда, среднюю толщину льда зимой, относительное удлиннение мы знаем, "длину льда тоже"
.....Е
6=----
.....е

где е- относительное удлиннение (кторое в нашем случае мнимое и равняется "удлиннению льда которое произошло бы если бы не было ограждающего контура)

[Серёга - Bilder]

Прудик за 5 лет увиличился в диаметре почти вдвое. Но это не важно сейчас.
А вот про канал Вы не правы: пучение грунта тут совершенно не при чём - проектировщики не дураки, берега отсыпаются из непучинистых материалов, верхний слой обычно крупный щебень, и если по нему уложить ж/б плиты - врядли их давлением под плитой потащит вверх по откосу. А течение воды в канале... Скажите, Вы видели зимой чтобы лёд на реке полз (я не имею ввиду ледоход)? - вода течёт под ним а не вместе с ним...

[MYV]

>X-DeViL

А если взять и посчитать как нагрузку от температурного расширения?

Лед ведет себя также как и остальные материалы: при понижении температуры будет "укорачиваться" и отходить от стенок, хотя, наверно стоит прикинуть и в обратную сторону, учитывая не максимальный минус, а среднюю температуру льда, т. е. нижний слой=0, а также прикинуть продольную устойчивость этой пластины.
>Серёга - Bilder

А течение воды в канале... Скажите, Вы видели зимой чтобы лёд на реке полз (я не имею ввиду ледоход)? - вода течёт под ним а не вместе с ним...

Имел в виду стоячий лед, а вода под ним может быть стоячей или проточной и от этого зависит толщина льда при прочих равных условиях.

пучение грунта тут совершенно не при чём - проектировщики не дураки, берега отсыпаются из непучинистых материалов

Ничего не имею против проектировщиков, но уверен, что абсолют -вещь труднодостижимая, а приближение к нему стоит дорого, поэтому непучинистые материалы - понятие относительное. Такой вопрос: что из себя представляет грунт на берегу но ниже уровня воды. Ведь если в нем присутствует вода (а куда от нее денешься?), значит при замерзании он будет расширяться, даже непучинистый. А может быть я и ошибаюсь?
И немного о бочке с палкой. Физика работы палки мне представляется такой: В бочке с водой и опущенной в нее палкой появился слой льда примерзший к стенкам. Дальнейшее приращение льда ведет к уменьшению свободного обьема для воды и появлению внутреннего давления, которое также действует на палку и смещает ее (поршень в гидроцилиндре) при этом разрушается примерзший к палке лед, а по капилярам между палкой и льдом вода выталкивается на поверхность.
Фу блин ну и пост

[alle]

Если будете считать по МКЭ и применится к температурному расширению то учтите, что b - объемный коэффициент температурного расширения примерно в 3 раза больше коэффициента линейного температурного расширения a (то что задается в КЭ прогах).

[Серёга - Bilder]

Мне кажется наиболее правильным метод X-Devila, в понедельник попробую посчитать... А в МКЭ-прогах ниразу не пробовал температурные деформации считать, так что не буду наверно заморачиваться... Темболее что расширение льда при замерзании - это не температурная деформация...

[alle]

Не хочу показаться невежливым, но мне все-таки кажется что этот метод совокупно с моим предложением о численном моделировании практически не пригоден для расчета.
Я не гидротехник, но все же - внимательно ли вы анализировали нормы? Например СНиП 2.06.04-82* НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ (ВОЛНОВЫЕ, ЛЕДОВЫЕ И ОТ СУДОВ)

http://dwg.ru/norm/index.php?id=345

На первый же взгляд расчетные методики приведенные там имеют статистическую природу, то есть это то о чем мы говорили с вами выше. И простой формулой типа закона Гука их не опишешь.
В т.ч. там есть глава
НАГРУЗКИ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ СПЛОШНОГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ПРИ ЕГО ТЕМПЕРАТУРНОМ РАСШИРЕНИИ
или даже раздел
НАГРУЗКИ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ ЗАТОРНЫХ И ЗАЖОРНЫХ МАСС ЛЬДА.

Еще есть вариант - посмотреть Норвежские коды. Я когда то изучал по ним один свой вопрос и мельком видел что то про ледовые нагрузки (вообще там много по части нефтяных платформ - они же таким образом себе на сухую корочку хлеба зарабатывают).
В понедельник, если время будет, гляну.

Сообщение от Серёга - Bilder Мне кажется метод X-Devila, в понедельник попробую посчитать...

[Серёга - Bilder]

alle, Вы просто не сталкивались с этим СНиПом наверно, потому так сразу и решили - что там ВСЁ расписано.

глава НАГРУЗКИ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ СПЛОШНОГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ПРИ ЕГО ТЕМПЕРАТУРНОМ РАСШИРЕНИИ

- это глава именно о температурном расширении льда, а не о том, какая нагрузка на сооружение возникает при замерзании воды. Как мне кажется эти нагрузки даже не одного порядка (при замерзании воды в сосуде, сосуд чаще всего разрывает, однако если вода замёрзла при этом не разорвав сосуд - то потом при перепадах температуры с сосудом ничего не происходит)

раздел НАГРУЗКИ НА СООРУЖЕНИЯ ОТ ЗАТОРНЫХ И ЗАЖОРНЫХ МАСС ЛЬДА.

- это не из той оперы - это больше относится к периоду ледохода.
Есть ещё раздел "Нагрузки от ледяных полей на сооружения" - но это касается движущихся масс льда в открытых акваториях...

А конкретно по моему вопросу - не нашёл ни одного упомянания... Если Вы что-нибудь найдёте

Еще есть вариант - посмотреть Норвежские коды. Я когда то изучал по ним один свой вопрос и мельком видел что то про ледовые нагрузки (вообще там много по части нефтяных платформ - они же таким образом себе на сухую корочку хлеба зарабатывают). В понедельник, если время будет, гляну.

- буду невероятно признателен!

[C1]

Закажите в Ленинке:
Войтковский К.Ф. Механические свойства льда.
Войтковский К.Ф. Расчет сооружений из льда и снега.
Может быть там есть что-то о давлении льда.

[Серёга - Bilder]

В каком смысле закажите? - в Ленинку вход, как я помню, только для особо одарённых (причём без ковычек). А заказать как? Через интернет? :?

[C1]

Давно уже не так:
Право пользования читальными залами Библиотеки предоставляется всем гражданам Российской Федерации и других государств, достигшим 18-летнего возраста. http://www.rsl.ru/tot.asp?4.htm
Фотографий не надо. Там сфотографируют за 50 руб на регистрации.
Сначала лучше искать картачку в электронном каталоге на http://www.rsl.ru/, а потом заказать на месте. Но можно и через интернет (но кажется не все).

[Серёга - Bilder]

Врядли я из-за этого вопроса в Ленинку пойду, но за информацию - большое СПАСИБО, учту, может принодится!

[SHURF]

Серёга - Bilder, alle ну и как закончился понедельник то?

[Сергей Юрьевич]

SHURF, тема 9 лет назад завяла))
но тема льда будоражит умы гидротехников всё сильнее. новый СП на тему ледовых нагрузок родил кучу новых головных и заднепроходных болей. если соберусь - тему сделаю об этом. очень хочется разобраться, но своего ума не хватает.

[SHURF]

Сергей Юрьевич может подскажите источник, где можно хотя бы прикидочно оценить усилия давления льда на замкнутый контур

[Сергей Юрьевич]

Сообщение от SHURF Сергей Юрьевич может подскажите источник, где можно хотя бы прикидочно оценить усилия давления льда на замкнутый контур

я таких источников не знаю. но факт остаётся фактом: замерзающий в замкнутом контуре лёд давит на этот контур с очень большой силой (разрывает стальные трубы только так...)

[nikx]

Сдается мне это к теплотехникам надо обращаться за подобными расчетами... Они же считают изменения давления воды в результате нагрева. А тут будет давление льда в результате охлаждения. термодинамика, однако. Может что они подскажут.

[Сергей Юрьевич]

Сообщение от nikx Сдается мне это к теплотехникам надо обращаться за подобными расчетами... Они же считают изменения давления воды в результате нагрева. А тут будет давление льда в результате охлаждения. термодинамика, однако. Может что они подскажут.

скорее не к теплотехникам, а к физикам.
переход воды из жидкого состояния в твёрдое - это совсем не то, что охладил "деталь" - она уменьшилась в размерах

[nikx]

Сообщение от Сергей Юрьевич скорее не к теплотехникам, а к физикам

ну и физики тоже. Но у теплотехников тоже есть расчеты по изменению давления воды в замкнутом пространстве в зависимости от температуры.
тут ведь дело не только в переходе из одного агрегатного состояния, а в изменении плотности вещества в зависимости от температуры. Вода в этом плане ведет себя не так как большинство других веществ. При температуре +6 (точно не помню) у нее самая большая плотность, потом ближе к 0 град. ее плотность начинает снижаться (т.е. есть повышается объем).

Вот кстати парочку работ по теме в интернете нашел. Сдается мне, для такого расчета программку надо писать. Тем более в этих работах учитывается наличие газов растворенных в воде.

[Сергей Юрьевич]

Сообщение от nikx Вот кстати парочку работ по теме в интернете нашел.

дифференциалы-интегралы ну их в пень! нужна простая формула!
безразмерный коэффициент х диаметр х дельта тэ х ещё чего нибудь
а то и без них мозг порвёшь в новых СП

[крокодил]

Можно ещё представить лёд пластиной сжатой по концам и посчитать какую сжимающую силу она воспринимает, реальное воздействие думаю будет не более 0,7 от этой силы (учитывая деформации и повреждения льда)

[Хмурый]

В порядке бреда: Если принять некоторые меры, чтобы лёд при расширении/наползании ломался? Предусмотреть уклон на стенках...

[Сергей Юрьевич]

Сообщение от Хмурый В порядке бреда: Если принять некоторые меры, чтобы лёд при расширении/наползании ломался? Предусмотреть уклон на стенках...

Хмурый, это совсем не бред. Это нормальное решение, придуманное людьми ещё тогда, когда сопромата не было. Быки перед опорами мостов.
Эта штука отлично работает при движущемся льде (в ледоход). Когда же лёд "стоячий" и он примерзает к сооружению - появляется вопрос: будет давить, или срежется по контакту и уйдёт вверх, сломается?
В старом СНиПе 82-ого года на ледовые нагрузки этот вопрос был решён так:

При наклоне грани сооружения к горизонту менее 40 градусов - горизонтальную нагрузку от льда допускается не учитывать.

с тех пор вышел обновлённый СНиП и совсем новый СП, из которых такое примечание убрали. В расчёты воздействия движущихся ледовых полей ввели угол наклона грани сооружения. А вот для примёрзшего льда - теперь наклон грани никакой роли не играет...
Много чего ещё перекорячили в ледовых воздействиях. До сих пор не разобрались в этой каше

[9imi]

Серёга - Bilder, нет новой информации по вопросу темы? Тоже интересует эта тема.
Запроектировали облицовочные плиты, навешиваемые на шпунтовую стену. Регион холодный. Лед до 0,5 м. Заполнять пространство между плитами и шпунтом сильно не хочется. Методики расчета давления от замерзающей воды в таком случае не нашел. И пришел к такому мнению, что замерзающая послойно снизу вода существенного давления на боковые стенки не оказывает. Т.к. замерзание происходит тонкими слоями, а не со всех сторон одновременно и есть свобода для расширения вверх и вниз. Но все еще мучают сомнения.
У нас на озере нередко наблюдается явления выдавливания льда на берег. Но происходит оно весной при повышении температуры воздуха и льда, как раз от его теплового расширения. На этот случай СП 38 и предусмотрен расчет. Зимой, при образовании льда такого не наблюдается. Значит расширения не происходит. Из этого следует, что и давления нет, или оно незначительно. К тому же наблюдал незаполненые трубы, которые много лет простояли в воде без каких либо повреждений. А вот трубы заполненные бетоном время от времени рвет, причем даже толстостенные (20 мм). Думаю, что это, из за того, что вода там в каппилярах и порах в замкнутом пространстве.
Возможно, плиты укрепления берегов канала выламывало при изменении уровня воды примерзшим льдом.