10437

145

2 Пример гидравлического расчета конструктивных элементов сооружения

2.1 Предпосылки к расчету гидростатических нагрузок

Расчеты гидростатических нагрузок выполняются по формулам гид­ ростатики при условии, что за пределами дока поддерживается постоян­ ный уровень воды (УВ), при этом сам док пустой. При расчете грузоподъ­ емности дока следует учесть внутренний слой воды на днище.

В соответствии с выбранными исходными данными (см. п. 1.1) вы­ черчивается схема дока с указанием всех расчетных величин, пример оформления бланка с исходными данными дается в приложении 1. Приве­ денные исходные данные используются при расчете, представленном в п.п. 2.2-2.5.

Считается, что в пределах размера L заключена рабочая камера дока из заданного числа секций z. Размер R определяет габариты носовой сек­ ции. На задней стенке размещаются ригели числом п. Эта стенка является

подвижной, поворачивающейся относительно нижней оси для транспорти­ ровки груза внутрь дока в его погруженном состоянии. Груз вводят внутрь дока, стенка возвращается в вертикальное положение, из дока откачивается вода, он готов к транспортировке груза. Для того чтобы запроектировать его конструктивное решение, необходимо рассчитать все усилия от гидро­ статического давления на все элементы дока.

Расчеты гидростатических нагрузок на конструктивные элементы дока должны сопровождаться схемами, выполненными в масштабе. На схемах показываются эпюры гидростатического давления с приведением численных значений давления в характерных точках; действующие гидро­ статические силы и точки их приложения с приведением численных значе­ ний. В расчетах следует применять Международную систему единиц фи­ зических величин (СИ).

2.2 Расчет рабочей секции дока

Гидравлический расчет конструктивных элементов сооружения про­ водится для дока, расчетная схема и исходные данные приводятся в при­ ложении 1 .

Рабочая камера дока состоит из пяти секций. В каждой секции рас­ сматриваются три поверхности, рис.55: две боковые вертикальные и одна донная горизонтальная, причем две боковые поверхности равно загруже­ ны, так как имеют одинаковые площади и заглубление под уровень воды.

Определяем длину рабочей секции дока 1по зависимости:

1=50 -10 м.

146

Гидростатическое давление p, действующее на боковые поверхности

и горизонтальное днище рабочей секции дока определяется по формуле:

ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; h - заглубление рассматрива-

емой точки под уровень воды, м.

Для точки «1», рис. 55, величина заглубления под уровень воды h 1 = 0 , следовательно, гидростатическое давление р 1 в данной точке равно ну­ лю. Для точки «2» величина заглубления h2 определяется из заданной гео­

метрии дока:

h2 = a - с, м

h 2 = 6,30 - 1,35 = 4,95 м,

следовательно, гидростатическое давление р 2 запишется в соответствии с формулой (2 ):

р 2 = 1000 • 9,81 • 4,95 = 48,56 кПа.

Полученных данных достаточно для построения эпюры гидростати­ ческого давления для всех трех поверхностей рабочей секции дока, рис.55.

Сила гидростатического давления определяется по формуле:

где: h c - заглубление под уровень воды центра тяжести рассматриваемой поверхности; S - площадь этой поверхности.

Для силы, действующей на боковые поверхности рабочей секции до­ ка Р 1, величина h cопределится:

( 4 )

площадь рассматриваемой поверхности найдется из

S! = (6,3 - 1,35) • 10 = 49,5 м2.

Сила, действующая на боковые поверхности, при подстановке значе­ ний, вычисленных по формулам (4) и (5) в формулу (3) будет равна:

P t = 1000 • 9,81 • 2,48 • 49,5 = 1201,85 кН.

Центр давления lD (точка приложения гидростатической силы) опре­

деляется формулой:

147

I

где lc - координата центра тяжести рассматриваемой поверхности от уров­ ня воды; Ic - момент инерции фигуры относительно собственной централь­

ной оси, проходящей через её центр тяжести; в приложении 3 приводятся значения I cдля некоторых фигур.

Поскольку боковая поверхность дока вертикальная, то формулу (6 )

можно переписать в виде:

где Ic для прямоугольной поверхности находится по формуле:

Следует отметить, что гидростатическая сила проходит через центр тяжести эпюры, поэтому, для вертикальных прямоугольных, заглубленных под уровень воды стенок центр давления hD1 силы Pj находится на глубине

2/3 их высоты от уровня воды, т.е hD1= 2 h= ^ 4 , 9 5 =3,3 м.

Сила гидростатического давления Р2 действует на днище секции ра­

бочей камеры дока. Ее величина также определяется по формуле (3). Здесь hc = h = 4,95 м - заглубление днища; S =S2 - площадь днища которую мож­

Расчетная схема рабочей секции дока представлена на рис. 55 (ме­ стоположение сечения 3-3 имеется на общей схеме в бланке исходных данных), где показаны действующие на неё гидростатические нагрузки: эпюра гидростатического давления (р), гидростатические силы (P), а также центры тяжести поверхностей (С) и центры давления (D).