- •Гидравлические расчёты конструктивных элементов сооружений
- •Содержание работы
- •Бланк исходных данных
- •Гидравлический расчёт конструктивных элементов сооружения
- •2 Расчёт рабочей секции дока
- •3 Расчёт носовой секции дока
- •3.1 Расчёт боковой поверхности дока
- •3.2 Расчёт лобовой поверхности дока
- •4 Распределение ригелей на кормовой стенке дока
- •5 Определение грузоподъёмности дока
- •Литература:
- •Вопросы
3 Расчёт носовой секции дока
Носовая секция дока состоит из трёх нагруженных поверхностей: две боковые вертикальные равнозагруженные и одна лобовая криволинейная.
3.1 Расчёт боковой поверхности дока
Боковая поверхность представляет собой плоскую фигуру неправильной формы. Для решения задачи боковая поверхность вычерчивается с строгом масштабе, рис. 3. Погруженная под уровень воды поверхность аппроксимируется, т.е. заменяется на ряд более простых и известных фигур, например, прямоугольных. Для этого поверхность по глубине делится на ряд элементов, например на 3 равных отрезка. В данном случае:
Образующиеся при таком деление 3 площадки боковой поверхности неправильной формы заменяются равновеликими по площади прямоугольниками. Для каждого из них вычисляются силы гидростатического давления и точки их приложения. Расчеты сводятся в табл. 1. Расчеты ведутся по следующим формулам.
(9)
где: b – длина прямоугольника;
a – угол наклона к боковой поверхности к горизонту;
h – заглубление от поверхности уровня воды до нижней и верхней граней прямоугольника.
Таблица 1 – Расчёт сил гидростатического давления на элементы боковой поверхности
№№ прямоугольников |
bi ,м |
Заглубление под УВ, м |
Pi ,кН |
hDi ,м | |
h1 |
h2 | ||||
1 |
3.4 |
0 |
0.88 |
12.8 |
0,6 |
2 |
2.74 |
0.88 |
1.76 |
31,5 |
1,36 |
3 |
1.6 |
1.76 |
2.64 |
30,6 |
2,2 |
На рис. 3 показаны найденные силы и точки их приложения, буквамиобозначены центры тяжести каждого из трех прямоугольников.
Равнодействующая силы гидростатического давления P находится суммированием
(11)
Определение горизонтальной координаты центра давления xD
(12)
тогда
Определение вертикальной координаты центра давления hD3
(14)
Тогда
На рис. 3 показана найденная сила и точка её приложения с координатамии
Рис 3. К определению нагрузок на боковой поверхности носовой секции дока.
3.2 Расчёт лобовой поверхности дока
Лобовая поверхность является цилиндрической и показана на рис. 4 линией АВ с образующей длиной b.
Расчет силы на эту поверхность выполняется поиском двух ее составляющих сил: горизонтальнойи вертикальной.
Горизонтальная сила находится по формуле (9).
b=6,0 м; h1=0; h2=2,65 м
На рис. 4. Построена эпюра гидростатического давления на замененную плоскую поверхность; через центр тяжести этой треугольной эпюры проходит найденная сила , которая приложена на расстоянииот поверхности воды, равном:
Вертикальная сила зависит от величины объема тела давления и определяется по формуле:
(16)
где: b-ширина днища дока, по заданию b = 6,0 м;
-площадь тела давления (находится с помощью элементарных прямоугольников)
Тогда
Результирующая сила от гидростатической нагрузки на цилиндрическую поверхность находится по формуле:
(17)
Угол наклона этой силы к горизонту определяется зависимостью:
a=74°
Центр тяжести тела давления определяется 2-мя координатами по направлению
оси Y и по оси X с помощью уравнения статического момента
где: S – площадь сечения тела давления в плоскости ХОУ м2;
–площадь сечения элементарного прямоугольника, м2;
–координата заглубления центра тяжести элементарного прямоугольника, м.
Положение точки приложения силы по координатеY будет равно:
Положение точки приложения силы по координатеX будет равно:
где: – горизонтальная координата центра тяжестиi- го элементарного прямоугольника. Расчеты сводятся в таблицу 2.
Таблица 2 – определение центра тяжести тела давления
№
|
Заглубление нижней грани м |
Площадь |
Глубина до центра тяжести м |
Статический момент |
Горизонтальная координата ц.т. м |
Статический момент м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
0.88 | |||||
2 |
1.76 | |||||
3 |
2.64 | |||||
|
|
|
|
Рис4. К определению нагрузок на лобовой пов-сти носовой секции дока
Масштаб 1см = 1м
Масштаб эпюр давления 1см = 10кПа
Масштаб силы 1см = 200 кН