Расчет гидростатических нагрузок на кормовую секцию дока

Расчет расстановки ригелей на заднюю стенку дока.

Торцевая стенка дока шириной Т = 6,4 м перекрыта ригелями. Необходимо распределить 4 ригеля из условия равнозагруженности. Высота воды перед стенкой

 

h = a-z₁ ;

h = 5,8 – 0,6 = 5,2 м

а угол наклона равен tgβ = a / k ;

tgβ = 5,8 / 2,5 = 2,32 = 67°

 

Ригели рассчитываются графическим способ:

1) Определяем гидростатическое давление

 

р = ρgh = ρg(a-z₁) ;

p = 1000 · 9,81 · (5,8 – 0,6) = 51 кПа

 

Строим эпюру давления на стенку.

2) Построим кривую зависимости давления от высоты р = f(h). Для этого

определяем силу суммарного давления при разной глубине.

 

Р = W_ЭП = S_ЭП · T = ρg · h · T · h / 2sinβ , Н

 

Результаты заносим в таблицу:

h (м)	0	0,65	1,30	1,95	2,60	3,25	3,90	4,55	5,20
Р (кН)	0	13,06	52,23	117,52	208,92	326,44	470,08	639,83	835,69

 

3) Отрезок MN делим на 4 равные части, из полученных точек восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с кривой. Затем проводим линии на уровне полученных точек , которые поделят эпюру гидростатического давления на равные площади. Сила давления равна объему полученных равновеликих площадей и составляет:

 

Р_риг = P_мах / n , кН

 

где n – количество ригелей

 

Р_риг = 835,7 / 3 = 278,6 кН

 

4) Определяем точки приложения силы Р_риг :

а) глубина погружения центра давления на верхний элемент эпюры в виде треугольника определяется как центр пересечения медиан;

б) положение центра давления на остальные затворы определяется графически:

 

i	1	2	3
lDi (м)	2,19	4,04	5,24
bDi (м)	2,05	3,78	4,90

 

Расчет нагрузки на боковую стенку и днище кормовой секции:

Сила давления определяется по формуле: Р₇ = ρgh_c7 S₇ , Н

где h₇ – заглубление центра тяжести кормовой секции, м

S₇ – площадь рассматриваемого элемента, м²

 

h_С7 = (h/3) · (2k + z₁/tg β) / (k + z₁/tg β) ;

h = a – z₁

h = 5,8 – 0,6 = 5,2

h_С7 = (a – z₁)/3 · (2k + z₁/tg β) / (k + z₁/tg β) ;

h_С7 = (5,8-0,6)/3 · (2 · 2,5 + 0,6 / tg 67°) / (2,5 + 0,6 / tg 67°) = 3,3 м

S₇ = (k + z₁/tg β) · h/2 ;

S₇ = (2,5 + 0,6 / tg 67°) · 5,2/2 = 7,16 м²

Р₇ = ρg · h_С7 ·S₇

Р₇ = 1000 · 9,81 · 3,3 · 7,16 = 231,79 кН

Центр давления силы Р₇ : l_D7 = l_C7 + I_ТР / l_C7 · S₇ ;

 

где I_TP - момент инерции рассматриваемого элемента, м⁴

 

l_C7 = h_C7;

l_C7 = 3,3 м

I_TP = h³ · [(z₁/tg β)² + k² +k · 4z₁/tg β] / 36 · (k + z₁/tg β)

I_TP = 5,2³ · [(0,6 / tg 67°)² + 2,5² +2,5 · 4 · 0,6 /tg 67°] / 36 · (2,5 + 0,6 / tg 67°) = 95,3 м⁴

l_D7 = l_C7 + I_ТР /( l_C7 · S₇);

l_D7 = 3,3 + 95,3 / (3,3 · 7,16) = 7,3 м

 

Определяем силу Р₈ , приложенную к днищу кормовой секции:

 

Р₈ = ρg · h_С8 ·S₈ , Н

h_C8 = h = a – z₁

h_C8 = 5,8 – 0,6 = 5,2 м²

S₈ = T · k ;

S₈ = 5,4 · 2,5 = 13,5 м²

Р₈ = 1000 · 9,81 · 5,2 · 13,5 = 688,7 кН

 

Центр давления силы Р₈ :

l_D8 = h

l_D8 = 5,2 м

Расчет величины полезного груза, размещаемого в плавучем доке при частичном заполнении камеры водой:

Грузоподъемность – максимальная масса груза, который поднимает док. Вес поднимаемого полезного груза определяется по формуле:

 

Р  = Р -G, Н

 

где Р  = ρgV ;

G = mg

где Р  – выталкивающая сила, равная весу воды, вытесненной пустой камерой

дока, Н

G – собственный вес дока, кг

V  – объем вытесненной воды, м

Объем погруженной в воду части дока определяется по формуле:

 

V  = ST, м

S = S +S +S +S

 

где S  – площадь кормовой части дока, м²

S  – площадь рабочей секции дока, м²

S  – площадь переходной секции дока, м²

S  – площадь носовой секции дока, м²

 

S  = [k- (z /tgβ) + z /tgβ] · z/2

z = a-z -z  ;

z = 5,8-0,6-0,4 = 4,8 м

S  = [2,5- 0,4/tg67°+0,6/tg67°] · 4,8/2 = 6,2 м²

S  = z·L ;

S  = 4,8·55 = 264 м²

S  = z·c-[(a- z -2R)/2] · (a- z -2R)/tgα ;

S  = 4,8·3,5-[(5,8-0,4-2·1,3)/2] · (5,8-0,4-2·1,3)/tg42° = 14,3 м²

S  = (πR²/4)+R(R-z )+[(R²- πR²/4)/2]- z ·(R·z-R)/2 ;

S  = (3,14·1,3²/4)+1,3·(1,3-0,6)+[(1,3²-3,14·1,3²/4)/2]-0,6·(1,3·4,8-1,3)/2 = 3,21 м²

S = 6,20+264+14,3+3,21 = 287,71 м²

V  = 287,71·5,8 = 1668,72 м³

G = 900000·9,81 = 8829 кН

Р  = 1000·9,81·1668,72 = 16370,14 кН

Р  = 16370,14 – 8829 = 7541,14 кН

M_ГР = P_тр / g

M_ГР = 7541,14 / 9,81 = 768,72 кг.

 

 

M 1:500

 

 

 

Литература

 

1. «Расчет нагрузок на элементы конструкции докового типа»

метод. Указание, Н.Н., ННГАСУ

2. Р.Р. Чугаев «Гидравлика» - Л. Энергоиздательство 1982г. – 572стр.

3. СТП ННГАСУ 1 – 1 – 98 Основные надписи

4. СТП ННГАСУ 1 – 2 – 98 Титульный лист

5. СТП ННГАСУ 1 – 4 – 98 Пояснительная записка

6. СТП ННГАСУ 1 – 6 – 98 Расчет