Расчет нагрузок на элементы конструкции докового типа (стр. 3 из 4)

29,83 = 0,82 м

l

= (ΣМ_A-A)/R = (ΣP_i · l_di)/R ;

l

= (1,8 · 0,26 + 4,59 · 0,62 + 7,26 · 1,01 + 9,12 · 1,41+ 7,06 · 1,81) / 29,83 = 1,22 м

Криволинейную лобовую поверхность заменяем вертикальной стенкой.

Гидростатическое давление на эту стенку будет определяться по формуле:

р = ρg(2R- z

);

p = 1000 · 9,81 · (2,6 – 0,6) = 19,62 кПа

Сила Р₆ действует на лобовую поверхность носовой секции, имеющей

цилиндрическую поверхность. Определяется:

Р₆ =

;

где P_Х – горизонтальная составляющая, Н

Р_У – вертикальная составляющая, Н

Р_Х = ρgh_cS

h_c = 2(R-z₁)/3

h_c = 2(1,3 – 0,6)/3 = 0,46

S = (R-z₁)p₁/2;

p₁/p = (R-z₁)/R ;

p₁ = p(R-z₁)/R

p₁ = 19,62 · (1,3-0,6)/1,3 = 10,56 кПа

S = 10,56 · (1,3-0,6)/2 = 3,7 м²

P_X1 = 1000 · 9,81 · 0,46 · 3,7 = 16,7 кН

l_DX1 = 2(l

- l )/3(l - l )

где l

– координата конца рассматриваемого участка, м

l

– координата начала рассматриваемого участка, м

l₂ = h = (R-z₁)

l₂ = 1,3 – 0,6 = 0,7 м

l₁ = 0

l_DX1 = 2 · 0,7³ / 3 · 0,7² = 0,46 м

Р_Х2 = V_эп = (p₁ + p)h^l · T / 2

где h^l – заглубление центра тяжести

b – ширина рассматриваемого участка

h^l = R

h^l = 1,3 м

Т = 5,8 м

Р_Х2 = (10,56 + 19,62) · 1,3 · 5,8 / 2 = 113,77 кН

l_DX2 = 2(l

- l )/3(l - l );

l₂ = 2R-z₁

l₂ = 2 · 1,3 – 0,6 = 2,0 м

l₁ = R-z₁ ;

l₁ = 1,3 – 0,6 = 0,7 м

l_DX2 = 2(2³ – 0,7³) / 3(2,0² – 0,7²) = 1,45 м

Р_Y = ρg · V_ТД , Н

V_ТД = S_ТД · T ;

Р_Y1 = ρg · V_ТД1 ;

V_ТД1 = S_ТД1 · T ;

S_ТД1 = [(R² – πR² / 4) / 2 – z₁(R

- R)] · T ;

S_ТД1 = [(1,3² – 3,14 · 1,3²/4) / 2 – 0,6 ·(1,3

- 1,3)] · 5,8 = 0,82 м²

V_ТД1 = 0,82 · 5,8 = 4,76 м³

Р_Y1 = 1000 · 9,81· 4,76 = 46,7 кН

Р_Y2 = ρg · V_ТД2 ;

V_ТД2 = S_ТД2 · T + R(R-z₁) · T

S_ТД2 = πR² / 4 + R(R-z₁)

S_ТД2 = 3,14 · 1,3² /4 + 1,3 · (1,3-0,6) = 2,24 м²

V_ТД2 = 2,24 · 5,8 + 1,3(1,3 – 0,6) = 18,27 м³

Р_Y2 = 1000 · 9,81· 18,27 = 179,23 кН

Р_{6 I} =

;

Р_{6 I} =

= 49,6 кН

Р_{6 II} =

;

Р_{6 II} =

= 212,28 кН

α_I = arctg (Р_Y1/ Р_Х1) ;

α_I = arctg (46,7/16,7) = 10°

α_II = arctg (Р_Y2/ Р_Х2) ;

α_II = arctg (179,23/113,77) = 58°

Масштаб 1см = 0,5м

Масштаб эпюр давления 1см = 10 кПа

Масштаб силы 1см = 200 кН

Рис.4 - Расчетная схема к определению нагрузки на лобовую поверхность.

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