Расчет нагрузок на элементы конструкции докового типа

 

План


Раздел 1. Определение нагрузок на рабочую секцию дока

1.1 Определяем длину одной рабочей секции дока

1.2 Определяем давление на рабочие секции дока и строим эпюры

.3 Определение силы гидростатического давления

. Определение нагрузок на переходную секцию дока

. Определение нагрузок на носовую секцию дока

.1 Определение нагрузки, действующие на боковую плоскую, сложную поверхность носовой секции дока

.2 Определение нагрузки на носовую поверхность

. Расчет кормовой секции дока

. Определение грузоподъёмности дока



Раздел 1. Определение нагрузок на рабочую секцию дока


Рабочая секция дока состоит из трёх поверхностей, две из которых боковые наклонные имеют одинаковые площади и одинаковые заглубления, и одна донная горизонтальная.


.1 Определяем длину одной рабочей секции дока


Длина рабочей секции дока определяется по формуле [1]:


, (1.1)


где: L - длина дока по днищу, L=63 м m-число секций, m=8

Разрез по рабочей секции дока:


Рис. 1. - Расчетная схема к определению гидростатических нагрузок на отдельную секцию дока.

1.2 Определяем давление на рабочие секции дока и строим эпюры


Давление, действующее на стенки и дно, определяем по формуле [1]:


, Па (1.2)


где: r - плотность воды, r=103 кг/м3

g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2

h - заглубление точки под уровнем воды, м



где: h1-вертикальное заглубление верхней точки боковой поверхности рабочей секции дока.

h1=0; p1=0



где: h2-вертикальное заглубление нижней точки боковой поверхности рабочей секции дока, h2=a-z1,м

а - высота дока (а=63 м),

z1 - расстояние по высоте от верхней части дока до уровня воды, (z1=0,7 м).

h2=6,3-0,7=5,6 м; p2=103*9,81*5,6=54,94 кПа


.3 Определение силы гидростатического давления


Определяем силу гидростатического давления, действующую на наклонную стенку рабочей секции дока по формуле [1]:

(1.3)


Где: hc - заглубление центра тяжести рассматриваемой поверхности под уровень воды, м

S - площадь рассматриваемой поверхности, м2

hc=м


sin a=


Где: Т- ширина верхней части дока, м

То- ширина нижней части дока, м

sin a=6.3/=0.997=(6.3-0.7)*7.88/0.997=44.26 м2

1000*9.81*2.8*44.26=1215,7 кН

Определение центра тяжести силы Р1

Определяем центр тяжести силы Р1 по формуле: (см. рис. 1)


, м (1.4)


LD=2/3*(6.3-0.7)/0.997=3.74 м

Определяем силу гидростатического давления, действующую на дно рабочей секции дока по формуле (1.3)


S=Lc*To


S=7.88*4.2=33 м2

Р2=1000*9,81*5,6*33=1812,9 кН


2. Определение нагрузок на переходную секцию дока


Для определения нагрузок на элементы переходной секции дока расчет упрощается:

1. Определяем давление в точках на переходной секции дока по формуле (1.2)


р1=?gh


где: h-высота заглубления точки на переходной секции дока.1=0; р1=0.

2=а-z1


h2=6,3-0,7=5,6м;

p2=103*9,81*5,6=54,94кПа


Рис. 2 - Расчетная схема к определению гидростатических нагрузок на переходную секцию дока.

2. Определяем силу гидростатического давления, действующую на наклонную стенку переходной секции дока по формуле (1.3):


hc=м



sin a=0.997=(6.3-0.7)*7.88/0.997=44.26 м2

1000*9.81*2.8*44.26=1215,7 кН

. Определяем центр тяжести силы Р1 по формуле (1.4): (см. рис. 2)

LD=2/3*(6.3-0.7)/0.997=3.74 м

. Определяем силу гидростатического давления, действующую на дно переходной секции дока по формуле (1.3):

S=7.88*4.2=33 м2

Р2=1000*9,81*5,6*33=1812,9 кН

. Определяем точку приложения силы Р2

Т.к. поверхность расположена горизонтально под уровнем воды, давление в каждой точке одинаково, поэтому центр тяжести эпюры совпадает с центром тяжести поверхности.

6. Определяем силу, действующую на треугольную часть передней поверхности переходной секции дока по формуле (1.3):


Рис. 3 - Расчетная схема к определению гидростатических нагрузок на треугольную часть переходной секции дока.


, Н


где: S - площадь треугольной поверхности передней части переходной секции дока (см. рис. 3).


S= ½*а*(Т-Т0)/2,м2 (1.5)


S=0,5*6,3*(5,2-4,2)/2=1,575 м2

. Определяем точку приложения силы, действующую на треугольную часть передней поверхности переходной секции дока (см. рис.3).


, м (1.6)


где: hс3- центр тяжести треугольной поверхности передней части переходной секции дока.

3. Определение нагрузок на носовую секцию дока


Носовая секция дока делится на три плоскости, 2 боковые плоские сложные и носовая криволинейная.


.1 Определение нагрузки, действующие на боковую плоскую, сложную поверхность носовой секции дока


Нагрузки определяем приближенным методом. Для этого поверхность АВС разбивают на 4 простых элемента. Погружённую под уровень воды поверхность (рис. 4) аппроксимируем, т.е. заменяем на ряд прямоугольных эпюр. Для этого поверхность на рисунке 4 делим на 4 элемента, высота каждого из которых равна (см. рис. 4):


h (1.7)


Полученная поверхность каждого элемента аппроксимируется - заменяется на прямоугольную эпюру, т.е. чтобы величина площадей сохранилась.

Затем для каждого элемента вычисляется сила гидростатического давления Pi по формуле (1.8) из [2]:, а центр давления lDi по (1.9) из [2]:, т. к элементы приняли прямоугольную форму. Величина заглубления каждого элемента hi вычисляется нарастающим итогом h1; h2=2h1…; hn=nh1. Длина каждого элемента Вi снимается с рисунка выполненного в масштабе. Расчёт сводится в таблицу 2.


hi==1,4 м

P=?gв*sin а*, кН (1.8)

, м (1.9)


К расчёту гидростатических нагрузок приближенным способом на боковую поверхность носовой секции дока.


Таблица 2

№ элемента от УВГлубина погружения верхней кромки элемента h1, мГлубина погружения нижней кромки элемента h2, мШирина элемента в, мСила гидростатического давления Pi, кНЦентр давления lDi, м101,43,533,60,9321,42,83,086,52,1832,84,22,8134,63,5544,25,61,8121,14,93

Рис. 4 - Расчетная схема к определению гидростатических нагрузок на боковую часть носовой секции дока.


Определяем результатирующая сила [1]:


R=P1+P2+P3+P4 (1.10)

R=33,6+86,5+134,6+121,1=375,8 кН

Определяем положение равнодействующей по теореме Вариньона

с помощью формул [1]:


?МА-А=R*lDR=P1lD1+ P2lD2+ P3lD3+ P4lD4 (1.11)

lDR=(P1lD1+ P2lD2+ P3lD3+ P4lD4)/R(1.12)


lDR=(33,6*0.93+86,5*2.18+134,6*3.55+121,1*4.93)/375,8=3.44 м


?МВ-В=R*BDR=P1+ P2+ P3+ P4


BDR=(P1+ P2+ P3+ P4)/R


BDR=(33,6*3.5/2+86,5*3.0/2+134,6*2.8/2+121,1*1.8/2)/375,8=1.29 м


.2 Определение нагрузки на носовую поверхность


Определяем нагрузку на носовую поверхность [1]:


(1.13)


где: Px - горизонтальная составляющая силы P

Py - вертикальная составляющая силы P

Cоставляющая Рх определяется по формуле (1.3):


S=(a-z1)T,м2 (см. рис.1) (1.14)


S=(6,3-0,7)*5,2=29,12 м2

Рх=1000* 9.81* 2,8* 29,12=799,87 кН

Cоставляющая Рy определяется по формуле :


*Vт.д,кН (1.15)


Где: Vт.д - объём тела давления, м3


Vт.д=(в1234)*h*T,м3 (см. рис.4) (1.16)


Vт.д=(1,8+2,8+3,0+3,5)*1,4*5,2=80,8 м3

Рy=1000 *9.81 *80,8=792,7кН

Р6==1126,1кН

Сила P проходит через центр кривизны под углом a (рис.4)

Угол наклона силы P к горизонтали определяем по формуле [1]:


(1.17)


; ?=440451


4. Расчет кормовой секции дока


Кормовая секция дока состоит из трех поверхностей, две из которых боковые треугольные, одна кормовая наклонная плоская.

. Распределение горизонтальных ригелей на кормовую стенку дока

Графический способ.

Определяем гидростатическое давление р у дна и строим эпюру давления на торцевую стенку (рис. 5). По условию равной загруженности каждого ригеля необходимо площадь эпюры разделить на равновеликие части, центры тяжести которых определят положение ригелей.

Задача решается графически: строится интегральная кривая (рис. 5), для чего определяется сила давления Р от воды на стенку при разной глубине hi, по формуле (1.3). Затем отрезок KL равный величине общей нагрузки Р на всю торцевую стенку делится на заданное число ригелей n, т. е. на 1 ригель приходится нагрузка равная P1=P/n. Из полученных точек проводим вертикальные линии до пересечения с кривой P=f(h). Эпюра гидростатического давления на стенку (рис. 5) делится на равновеликие части. Это означает, что силы давления равные объёму эпюр полученных равновеликих площадей, между собой равны и составляют: P1=P/n=P/3.

Центры тяжести равновеликих эпюр гидростатического давления определят искомое положение каждого ригеля.


Рис. 5 - К расчету ригелей графическим способом.

Угол наклона стенки определяется по формуле (см. рис.5):


Sin?= (2.1)


Sin?=; ?=660

Давление, действующее на наклонную стенку, определяем по формуле:

p1=0; т.к. h1=0


р2=?g(а-z1)


р2= 103*9,81*5,6=54,94 кПа

Определяем силу гидростатического давления Р по формуле:


Р=?ghс*S


Где: S - площадь трапеции


S=тр,м2 (см. рис. 5)


Где: а - верхнее основание трапеции

в- нижнее основание трапеции

hтр - высота трапеции


hтр=,м (см. рис. 5)


Где: h - высота сечения кормовой секции


hc=,м (см. рис. 5)


Где: hc - центр тяжести трапеции

Все расчеты сводятся в таблицу 3.

К расчёту ригелей графическим способом


Таблица 3

h,м1,42,84,25,6hc,м0,691,382,052,71S,м27,6214,921,7928,45P,кН51,6201,7438,2756,3

Определяем силу гидростатического давления Рриг, действующую на один ригель (исходя из условия равной загруженности ригелей)

Определяется по формуле :


Рриг,кН


Где: n - число ригелей (n=3)

Рmax - наибольшая нагрузка на наклонную поверхность кормовой секции дока,кН

Рриг=

Величина заглубления lDi снимается с рисунка 5, выполненного в масштабе.

lD1=2,31 м

lD2=4,3 м

lD3=5,6 м

. Расчёт нагрузки на боковые поверхности и дно кормовой секции дока.

Рассчитываем нагрузку от воды на боковую стенку дока по формуле:


,м (см. рис. 6)



S=,м2 (см. рис. 6)

К'=,м (см. рис. 6)


Рис. 6 - К определению нагрузки на боковые стенки кормовой секции дока.


К'=2,8*(6,3-0,7)/6,3=2,489 м

S=

P=103*9.81*1,87*6,99=128,23 кН

Центр давления определяем по формуле :



где: lc - координаты погружения центра тяжести фигуры, м

J0 - момент инерции фигуры

Момент инерции фигуры J0,рассчитывается по формуле [1]:


J0=,м4 (см. рис. 6)


J0= м4


lc=,м (см. рис. 6)


lc=1.87/0.997=1.876 м2

м2

Нагрузка на днище кормовой секции Рд равна нулю, т.к. Sд=0.


5. Определение грузоподъёмности дока


В расчёте определяем вес поднимаемого груза по формуле [1]:



где:G - собственный вес дока, т

Рарх - выталкивающая (Архимедова) сила, Н


(из [1])


Где V- объём дока, погруженный под воду, м3


G=m*g(из [1])

где: m-масса дока, кг


Рис. 7 - К расчёту грузоподъёмности дока


G=950*103*9.81=9319,5 кН


V=S*l


где: S-площадь трапеции, м2

l - длина дока, м

S=


где z2 - расстояние по высоте от нижней части дока до уровня воды, м


Т'=Т-, м (см. рис. 7)


Т'=5,2-(5,2-4,2)*0,7/6,3=5,09 м


Т0'=Т0+, м (см. рис. 8)


Т0'=5,2-(5,2-4,2)*0,5/6,3=5,28 м

S==26,44 м2

V=26,44*68,35=1807 м3

Рарх=1000* 9.81 *1807=17726,7 кН

Ргр=17726,7-9319,5=8407,2 кН


Ргр=qg (из [1])


где q - грузоподъёмность, т


q =,т(см. выше)

док гидравлический давление грузоподъемность

q ==857 т

Литература


  1. Расчёт нагрузок на элементы конструкции докового типа / Методические указания к выполнению курсовой работы под ред. В.В. Агеевой. - Н-Новгород 2001. - 20с.
  2. Справочник по гидравлическим расчётам/ Под ред. П.Г. Киселёва. - М.: Энергия, 1972. - 312с.
  3. СТП ННГАСУ 1-1-98. Основные надписи.
  4. СТК Г 1 -00. Курсовая работа. Расчёт нагрузок на элементы конструкции докового типа
  5. СТП ННГАСУ 1-2-98. Титульный лист;
  6. СТП ННГАСУ 1-5-98. Основные требования к архитектурно-строительным чертежам;
  7. СТП ННГАСУ 1-6-98. Расчёт.
  8. Чугаев Р.Р. Гидравлика. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 578с.

План Раздел 1. Определение нагрузок на рабочую секцию дока 1.1 Определяем длину одной рабочей секции дока 1.2 Определяем давление на рабочие секции

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ