Методические аспекты определения расчетных нагрузок низкой обеспеченности на примере ледовых воздействий на морские сооружения

В работе применительно к морским сооружениям обсуждаются методические аспекты определения расчетных ледовых нагрузок низкой обеспеченности (большого периода повторяемости) для характерных ледяных образований – торосов. Приведены результаты сопоставительного анализа нормативных требований в части расчета ледовых нагрузок на морские платформы, содержащихся в основных действующих нормативно-технических документах, которые должны использоваться при проектировании морских платформ. Установлено, что имеет место определенная нестыковка нормативных положений в различных документах, включая требования к уровню обеспеченности нормативных и расчетных значений ледовых нагрузок. На первый взгляд, в силу высокой пространственной и временно́й изменчивости характеристик ледяного покрова, многократно воздействующего в течение года на морскую платформу в результате своего дрейфа, очевидным представляется вывод, что задача определения ледовых нагрузок может быть корректно сформулирована только в вероятностной постановке, но не в детерминистической. Поскольку срок эксплуатации морской платформы в типичном случае может составлять несколько десятков лет, то вероятностный подход предопределяет, что расчетное значение максимального за один год нагрузочного эффекта от воздействия тороса на платформу целесообразно назначать на уровне обеспеченности 10–4. С учетом того, что общее количество воздействующих на платформу в течение года торосов в типичном случае составляет несколько сотен или даже тысяч, описанная в статье методология позволяет сделать вывод, что при проектировании морской платформы необходимо рассчитывать нагрузку от однократного воздействия тороса на уровне обеспеченности порядка 10–6…10–7. Принимая во внимание ограниченный объем доступных натурных данных по торосам, корректное описание вероятностных распределений описывающих торос случайных параметров (осадка киля, толщина консолидированного слоя, толщина примыкающего к торосу ровного льда, длина гряды торосов, прочность льда и др.) на правых «хвостах» в области указанных значений обеспеченности представляется невозможным. При этом попытки использовать «усеченные» справа вероятностные распределения (чтобы искусственно не допускать больших значений определяющих параметров) приводят, как показано в статье на конкретных примерах, к ситуации, когда значение нагрузки требуемой низкой обеспеченности фактически рассчитывается по максимальным значениям параметров, соответствующих точкам «усечения», что фактически является детерминистическим подходом к расчету нагрузок. В заключение обсуждается вопрос о рациональном количестве учитываемых случайных параметров и сочетании вероятностного и детерминистического подходов к назначению расчетных значений ледовых нагрузок.