Реферати українською » Строительство » Розрахунок навантажень на елементи конструкції докового типу


Реферат Розрахунок навантажень на елементи конструкції докового типу

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Нижегородський державний

архітектурно-будівельний університет

Кафедра гідравліки

Курсова робота

Розрахунок навантажень на елементи конструкції докового типу

>Виполнил студентгр.0620:

Шипов А.А.

Перевірив: СуховС.М.

Нижній Новгород2008г.


Зміст

Запровадження

1. Мета роботи

2. Визначеннягидростатической навантаження на елементи робочої

секції дока

4. Розрахунокгидростатических навантажень на перехідну секцію дока

5. Розрахунокгидростатической навантаження на носову секцію дока

6. Розрахунокгидростатических навантажень і розподілу ригелів на кормову секцію дока

7. Розрахунок величини корисного вантажу,размещаемого в плавучому доці при частковому заповненні камери водою

Література


Вихідні дані

Параметри конструкції:

>Геометрические розміри, м

Маса дока,

т

Кількість

вари-

анта

a з L R T

Z1

Z2

>k

секцій,

>m

ригелів, n
2.7 5,8 3,5 55 1,3 5,8 0,6 0,4 2,5 900 4 3

Мета роботи

Для заданої схеми плавучого дока виконується визначеннягидростатических навантажень різні конструктивні елементи.

На закінчення роботи перевіряється можливість транспортування корисного вантажу всередині дока при частковому заповненні камери водою.


Визначеннягидростатической навантаження на елементи робочої секції дока

Довжина робочої секції дока визначається за такою формулою:

LЗ=L/m, м

де L – довжина дока по днища, м

>m – число секцій

LЗ= 55/4 = 13,75 м

Робоча секція дока має три поверхні: дві бічні й одне донну.

Дві бічні поверхніравнозагружени.

>Гидростатическое тискp, чинне на дві бічні поверхні днище робочої секції дока визначаються за такою формулою:

>p =gh,Па

де – щільність рідини,кг/м,

g – прискорення вільного падіння, м/с

h –заглубление аналізованої точки, м

Силу гідростатичного тиску Р, діючу на бічні поверхні робочої секції дока як прямокутників, знаходимо за такою формулою:

Р =ghС1 P.S1, М

де hС1 –заглубление центру ваги бічний поверхні, м

P.S1 – площа змоченою бічний поверхні, м


hЗ1 =h/2 = (>a-z1)/2

P.S1 = LЗh = LЗ1 (>a-z1)

Р1 =ghЗ1P.S1 = [>g(a-z)/2]·LЗ·(>a-z);

Р1 = [1000·9,81·(5,8-0,6)/2]·13,75·(5,8-0,6) = 1823,68кН

Центр тиску сили Р перебуває як

l>d1 =2(l-l)/3(l- l), м

де l1 – координатазаглубления верхньої межі, м

l2 – координатазаглубления нижньої межі, м

l2 = h, l = 0

l>d1 =2(l-l)/3(l- l) =2(h-0)/3(h-0) =2(a-z)/3(a-z);

l>d1 =2(5,8-0,6)/3(5,8-0,6) = 3,46 м

Сила гідростатичного тиску Р діє днище робочої секції дока як прямокутника: Р =ghЗ2P.S2, М

де hЗ2 –заглубление центру ваги днища, м

P.S – площа поверхні днища, м

h>C2 = h =a-z

P.S = LЗТ

Р =gh>C2 P.S =g(a-z) LЗТ;

Р = 1000·9,81·(5,8-0,6)·13,75·5.8 = 4068.21кН

Центр докладання сили Р:

l>d2 = h; l>d2 = 5,8-0,6 = 5,2 м


Масштаб схеми1см = 1 м

Масштабепюр тиску1см = 25,506кПа

Масштаб сили1см = 1000кН

Мал.1 – Розрахункова схема до визначення навантаження на елемент робочої секції дока.

Розрахунокгидростатических навантажень на перехідну секцію дока

Дві бічні стінки перехідною секції є трапеції. Для визначення сил, діючих на стінки, розіб'ємо їх у прямокутник і трикутник.

>Эпюру тиску бічні стінки і похиле днище перехідною секції будуємо за такою формулою:p =gh,Па


h =2R -z

h = a -z

>p =gh,

>гидростатическая навантаження плавучий док

де h –заглубление нижньої точки прямокутника, м

>p =gh =g(2R-z);

>p = 1000·9,81·(2·1,3 - 0,6) = 19,62кПа

>p =gh =g(a-z);

>p = 1000·9,81·(5,8-0,6) = 51,01кПа

Сила тиску прямокутний бічний елемент перебувають розслідування щодо формулі:

>P = W, М

де W – обсягепюри гідростатичного тиску, чинного на

прямокутний бічний елемент.

W =Sb

де P.S – площаепюри гідростатичного тиску, м

b – ширина перехідною секції, м

>P = W =Sb =0,5gh·h·c =0,5g·(2R-z)·c

>P =0,5·1000·9,81·(2·1,3-0,6)·3,5 = 68,67кН


Центр докладання сили Р3: l>d3=2(l-l)/3(l- l), м

де l– координата кінця аналізованого ділянки, м

l – координата початку аналізованого ділянки, м

l = h =2R-z

l = 0

l>d3=2·((2R-z)-0)/3·((2R-z)-0)

l>d3=2·(2·1,3-0,6)/3·(2·1,3-0,6) = 1,33 м

Сила Р4 діє вертикальний трикутний бічний елемент й за такою формулою:

Р4 =ghЗ4·P.S4, М

де hЗ4 –заглубление центру ваги, м

P.S4 – площа трикутного бічного елемента, м

h4 =h+x/3 =h+(a-2R)/3

P.S4 =x·c/2 = (>a-2R)·c/2

h3 =2R-z

h3 = 2·1,3-0,6 = 2 м

Р =g·(h+(a-2R)/3)·(a-2R)·c/2 ;

Р = 1000·9,81·(2+(5,8-2,6)/3)·(5,8-2,6)·3,5/2 = 168,47кН

Центр докладання сили

Р: l>d4 = l>C4+>I/(l>C4·P.S4), м

де I – момент інерції трикутного бічного елемента, м


l>C4 = h>C4 =h+(a-2R)/3 =2R-z+(a-2R)/3 ;

l>C4 = 2,6-0,6 + (5,8-2,6)/3 = 3,06 м

I =bh/36 =c·x/36 =c·(a-2R)/36 ;

I =3,5·(5,8-2,6)/36 = 3,19 м

P.S = (>a-2R)·c/2 ;

P.S = (5,8-2,6)·3,5/2 = 5,6 м

l>d4 = 3,06+3,19/(3,06·5,6) = 3,25 м

Визначаємо рівнодіючу протягом усього бічну стінку перехідною секції, як сукупність сил Р3 і Р4 й ставлячи крапку її докладання по теореміВариньона:

R =P+ Р                                                             

R = 68,67+ 168,47 = 237,14кН

l = (>P·l+Р·l) / (>P+Р) ;

l = (68,67·1,33+168,47·3,25) / 237,14 = 2,7 м

а = / R = (>P·c/2 +Р·c/3) / R ;

а = (68,67·1,75 + 168,47·1,17) / 237,14 = 1,34 м

Силу тискуP на похиле прямокутне днище шукатимемо за такою формулою:

>P =gT·sin·(l-l)/2,Па

де l – координата кінця аналізованого ділянки, м

l – координата початку аналізованого ділянки, м

Координати l і l шукаємо по формулам:


l = (>a-z-x) /sin ;

>x=a-2R

>x=5,8-2·1,3=3,2

> =arctg(x/c) =arctg((a-2R)/c) ;

> =arctg(3,2/3,5) = 42°

l = (5,8-0,6-3,2) /sin42° = 2,99 м

l = (a-z) /sin ;

l = (5,8-0,6) /sin42° = 7,77 м

>P =gT·sin·(l-l)/2 ;

>P =1000·9,81·5,8·sin42°·(7,77 -2,99) / 2 = 979,08кН

Центр докладання силиP: l =2(l-l)/3(l- l), м

l =2(l- l) /3(l- l) ;

l =2(7,77 -2,99) /3(7,77 -2,99) = 5,73 м


Масштаб схеми1см = 1 м

Масштабепюр тиску1см = 25,506кПа

Масштаб сили1см = 150кН

>Рис. 2 - Схема розрахуватися навантаження на перехідну секцію дока.


Розрахунокгидростатических навантажень на носову секцію дока

 

>Боковая поверхню носовій секції є постать довільній форми.Боковой елемент носовій частини розбивається за вертикаллю на цілий ряд складових. Крива апроксимується і замінюється прямими. Визначаємо навантаження тиску води за кожен що становить елемент за такою формулою:

>Pі =gbі·>sin·(l-l)/2 і центр тискугидростатических сил за такою формулою:

l>di =2(l-l)/3(l- l)

де l – координата кінця аналізованого ділянки, м

l – координата початку аналізованого ділянки, м

bі ширина аналізованого ділянки, м

Розрахунки досліджують таблиці:

bі (м)

l1 (м)

l2 (м)

>Pі (>кН)

l>di (м)

1 2,30 0 0,4 1,8 0,26
2 1,95 0,4 0,8 4,59 0,62
3 1,85 0,8 1,2 7,26 1,01
4 1,66 1,2 1,6 9,12 1,41
5 1,0 1,6 2,0 7,06 1,81

Становище рівнодіючої R (координати чи l) визначається теоремоюВариньона. Для визначення l вибирають вісьА-А за рівнем води, а а - вісь

>В-В вибирають за вертикаллю.


R =P1 +P2 +P3 +P4 +P5 ;

R = 1,8 + 4,59 + 7,26 + 9,12 + 7,06 = 29,83кН

Координати рівнодіючої:

а = (>М>В-В)/R = (>Pі · yі/>2)/R ;

а = (1,8 · 2,30/2 + 4,59 · 1,95/2 + 7,26 · 1,85/2 + 9,12 · 1,66/2 + 7,06 · 1,0/2) /

29,83 = 0,82 м

l = (>М>A-A)/R = (>Pі · 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 лобову поверхню замінюємо вертикальної стінкою.

>Гидростатическое тиск з цього стінку визначатиметься за такою формулою:

р =g(2R-z);

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



Сила Р6 діє лобову поверхню носовій секції, має

циліндричну поверхню. Визначається:

Р6 = ;

деPХ – горизонтальна складова, М

РУ – вертикальна складова, М

РХ =ghзP.S

hз =2(R-z1)/3

hз = 2(1,3 – 0,6)/3 = 0,46

P.S = (>R-z1)>p1/2;

>p1/>p = (>R-z1)/R ;

>p1 =p(R-z1)/R

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

P.S = 10,56 · (1,3-0,6)/2 = 3,7 м2

>P>X1 = 1000 · 9,81 · 0,46 · 3,7 = 16,7кН

l>DX1 =2(l-l)/3(l- l)

де l – координата кінця аналізованого ділянки, м

l – координата початку аналізованого ділянки, 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

РХ2 = V>еп = (>p1 +p)hl · T / 2

де hl –заглубление центру ваги

b – ширина аналізованого ділянки


hl = R

hl = 1,3 м

Т = 5,8 м

РХ2 = (10,56 + 19,62) · 1,3 · 5,8 / 2 = 113,77кН

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

РY =g · VТД , М

VТД = P.SТД · T ;

Р>Y1 =g · VТД1 ;

VТД1 = P.SТД1 · T ;

P.SТД1 = [(R2 –R2 / 4) / 2 –z1(R - R)] · T ;

P.SТД1 = [(1,32 – 3,14 · 1,32/4) / 2 – 0,6 ·(1,3 - 1,3)] · 5,8 = 0,82 м2

VТД1 = 0,82 · 5,8 = 4,76 м3

Р>Y1 = 1000 · 9,81· 4,76 = 46,7кН

Р>Y2 =g · VТД2 ;

VТД2 = P.SТД2 · T +R(R-z1) · T

P.SТД2 =R2 / 4 +R(R-z1)

P.SТД2 = 3,14 · 1,32 /4 + 1,3 · (1,3-0,6) = 2,24 м2

VТД2 = 2,24 · 5,8 + 1,3(1,3 – 0,6) = 18,27 м3

Р>Y2 = 1000 · 9,81· 18,27 = 179,23кН

Р6 I = ;

Р6 I = = 49,6кН

Р6 II =  ;

Р6 II = = 212,28кН

>I =arctg (РY1/ Р>Х1) ;

>I =arctg (46,7/16,7) = 10°

>II =arctg (РY2/ РХ2) ;

>II =arctg (179,23/113,77) = 58°


Масштаб1см =0,5м

Масштабепюр тиску1см = 10кПа

Масштаб сили1см = 200кН

>Рис.4 - Розрахункова схема до визначення навантаження на лобову поверхню.


Розрахунокгидростатических навантажень на кормову секцію дока

 

Розрахунок розстановки ригелів на задню стінку дока.

>Торцевая стінка дока шириною Т = 6,4 м перекритаригелями. Необхідно розподілити 4 ригеля з умовиравнозагруженности. Висота води перед стінкою

h =a-z1 ;

h = 5,8 – 0,6 = 5,2 м

а кут нахилу дорівнюєtg = a /k ;

>tg = 5,8 / 2,5 = 2,32 = 67°

>Ригели розраховуються графічним спосіб:

1) Визначаємо гідростатичний тиск

р =gh =g(a-z1) ;

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

Будуємоепюру тиску стінку.

2) Побудуємо криву залежності тиску від висоти р =f(h). І тому

визначаємо силу сумарного тиску при різною глибині.

Р = W>ЭП = P.S>ЭП · T =g · h · T · h /2sin , М

Результати заносимо в таблицю:

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) Відтинок MN ділимо на виборах 4 однакові частини, з отриманих точок відновлюємо перпендикуляри до перетину з кривою. Потім проводимо лінії лише на рівні отриманих точок , які поділятьепюру гідростатичного тиску рівні площі. Сила тиску дорівнює обсягу отриманих рівновеликих площ, і становить:

Рклунь =Pмах / n ,кН

де n – кількість ригелів

Рклунь = 835,7 / 3 = 278,6кН

4) Визначаємо точки докладання сили Рклунь :

а) глибина занурення центру тиску верхній елементепюри як трикутника окреслюється центр перетинумедиан;

б) становище центру тиску інші затвори визначається графічно:

і 1 2 3

l>Di (м)

2,19 4,04 5,24

b>Di (м)

2,05 3,78 4,90

Розрахунок навантаження відпочивати стінку і днище кормової секції:

Сила тиску визначається за такою формулою: Р7 =ghз7 P.S7 , М

де h7 –заглубление центру ваги кормової секції, м

P.S7 – площа аналізованого елемента, м2

h>С7 = (>h/3) · (>2k +z1/>tg) / (>k +z1/>tg) ;

h = a –z1

h = 5,8 – 0,6 = 5,2

hЗ7 = (a –z1)/3 · (>2k +z1/>tg) / (>k +z1/>tg) ;

hЗ7 = (5,8-0,6)/3 · (2 · 2,5 + 0,6 /tg 67°) / (2,5 + 0,6 /tg 67°) = 3,3 м

P.S7 = (>k +z1/>tg) ·h/2 ;

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

Р7 =g · hЗ7 ·P.S7

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

Центр тиску сили Р7 : lD7 = lЗ7 + IТР / lЗ7 · P.S7 ;

де I>TP - момент інерції аналізованого елемента, м4

lЗ7 = hЗ7;

lЗ7 = 3,3 м

I>TP = h3 · [(>z1/>tg)2 +k2 +>k ·4z1/>tg] / 36 · (>k +z1/>tg)

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 + IТР /( l>C7 · P.S7);

lD7 = 3,3 + 95,3 / (3,3 · 7,16) = 7,3 м

Визначаємо силу Р8 , прикладену до днища кормової секції:

Р8 =g · hЗ8 ·P.S8 , М

h>C8 = h = a –z1

h>C8 = 5,8 – 0,6 = 5,2 м2

P.S8 = T ·k ;

P.S8 = 5,4 · 2,5 = 13,5 м2

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

Центр тиску сили Р8 :

lD8 = h

l>D8 = 5,2 м




Розрахунок величини корисного вантажу,размещаемого в плавучому доці при частковому заповненні камери водою:

 

Вантажопідйомність – максимальна маса вантажу, який піднімає док. Вага порушуваного корисного вантажу визначається за такою формулою:

Р =Р-G, М

де Р =gV;

G =mg

де Р –виталкивающая сила, рівна вазі води, витисненою порожній камерою

дока, М

G – власний вагу дока, кг

V – обсяг витисненою води, м

Обсяг зануреної в воду частини дока визначається за такою формулою:

V =ST, м

P.S =S+S+S+S

де P.S – площа кормової частини дока,м

P.S – площа робочої секції дока,м

P.S – площа перехідною секції дока,м

P.S – площа носовій секції дока,м

P.S = [>k- (>z/tg) +z/tg] ·z/2

>z =a-z-z ;

>z = 5,8-0,6-0,4 = 4,8 м

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

P.S =z·L ;

P.S = 4,8·55 = 264м

P.S =z·c-[(a-z-2R)/2] · (a-z-2R)/tg ;

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

P.S = (>R/4)+R(R-z)+[(R-R/4)/2]-z·(R·z-R)/2 ;

P.S = (>3,14·1,3/4)+1,3·(1,3-0,6)+[(1,3-3,14·1,3/4)/2]-0,6·(1,3·4,8-1,3)/2 = 3,21м

P.S = 6,20+264+14,3+3,21 = 287,71м

V = 287,71·5,8 = 1668,72м

G = 900000·9,81

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація