4.4 Проверка по предельному состоянию корпуса на срез

Проверка по предельному состоянию корпуса на срез производится согласно условию:

,

где N_П = 3538,06 кН;

N_ТВ^н = -25,4 кН,

-предельная величина перерезывающей силы для данного поперечного сечения корпуса ( [1] (2.2.9-2)),

МПа- нормативный предел текучести

 - суммарная величина площади поперечных сечений обшивки бортов и продольных переборок

 = _нар.б+_вн.б+_{ширстр.}+ _ком.;

 = (547,6+420,4+252,8+284,4)2 = 3010,4 см²;

кН.

.

Условие выполняется, предельная прочность на срез удовлетворительна

5 Расчёты местной прочности и устойчивости связей корпуса

5.1 Проверка прочности продольной балки днища

Расчетная нагрузка для днищевых балок принимается равномерно распределённой по длине пролёта. При наличии второго дна суммарное наружное давление определяется по формуле:

P=P_СТ+P_В , кПа;

Расчетное статическое давление Р_СТ определяем по формуле:

Р_СТ= , кПа,

где z_i = 0 –отстояние точки приложения нагрузки от основной плоскости, м ;

d = 3,0 м – осадка судна на 8 шпангоуте в расчётном случае нагрузки ;

_в = 1,025 т/м³ – плотность морской воды.

Р_СТ= , кПа,

Расчетное давление, обусловленное качкой судна на волнении, определяем по формуле:

P_В = [1] (3.3.1.2-2),

где P_ВО = , кПа [1] (3.3.1.2-1)

h₁ = 4,43 м – расчетная высота волны для судна смешанного плавания IIСП при расчете по допустимым напряжениям;

а_х = ;

К_Х = 1,25 – для поперечных сечений в нос от миделя;

х=44,32– отстояние рассматриваемого поперечного сечения судна от носового перепендикуляра;

а_х = = 0,25;

;

V=12,5 узл- скорость судна;

=1 при h₁ = 4,43 м;

В любом случае должно выполняться условие а_va_x  1,15 , принимаем а_va_x =1,15.

P_ВО = 25,6 кПа;

Тогда волновое давление на днищевое перекрытие:

P_В = кПа

Расчётное давление:

Р = 30,16 + 21,79 = 51,95 кПа.

Балку считаем жёстко заделанной на флорах. За расчётные принимаются наибольшие нормальные напряжения в опорных сечениях балки:

, МПа,

где Мизг – изгибающий момент в опорном сечении, кН*м;

W – момент сопротивления балки с присоединённым пояском с учётом износа, см³;

И згибающий момент найдём в соответствии с расчётной схемой, изображённой на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1

По справочнику «Прочность судов внутреннего плавания» находим значение момоента:

кНм;

где -нагрузка на балку, кН;

а = 0,5 м – расстояние между продольными балками днища;

l = 3,0 м – пролёт балки.

кН.

M = 19,48 кНм.

Толщину присоединённого пояска принимаем равной толщине листа днищевой обшивки t = 0,009 м, ширину пояска принимаем:

м.

Момент сопротивления балки определяем по формуле:

, см³

где , см³ – момент сопротивления нового профиля с присоединённым пояском;

I_но – момент инерции балки с присоединённым пояском относительно собственной нейтральной оси, см⁴;

Z – отстояние от нейтральной оси до наиболее удаленной точки поперечного сечения балки, см.

Iy определяем по расчётной схеме, показанной на рисунке 5.2.

h = 14 см; S₁ = 16.85 см²; Z_c1 = 14.0-8.55 = 5.45 см; Z_c2 = 14.6; I₁ = 321 см⁴.

Рисунок 5.2

На рисунке:

1. h=16 см-высота профиля;

2. S₁ =21,16 см²- площадь профиля;

3. y₁= 9,75 см –расстояние до центра тяжести профиля;

4. Z₁ = h- y₁ = 16-9,75=6,25 см –отстояние центра тяжести балки от оси сравнения;

5. I₁ = 527 см⁴- момент инерции профиля;

6. Z₂ = 16,45 см – отстояние центра тяжести обшивки от оси сравнения;

7. S₂ =45 см²- площадь присоединённого пояска;

8. I₂ = см⁴-момент инерции присоединённого пояска.

Найдём положения центра тяжести площади сечения балки с присоединённым пояском:

, см

см.

Момент инерции поперечного сечения балки:

см⁴;

см⁴.

Принимаем Z=Z_но = 13,18 см .

см³;

Киз=f(DS,W₀)– коэффициент износа, определяем по рисунку 2.2-1 [1],

DS ,мм–уменьшение толщины связи за 12 лет;

0,14 мм/год-среднегодовое уменьшение толщины связи;

мм.

Тогда Киз=0,88.

см³;

МПа.

Максимальные напряжения для верхних связей корпуса:

МПа.

Максимальные напряжения для нижних связей корпуса:

МПа.

Коэффициент допускаемых нормальных напряжений в опорных сечениях продольных балок днища принимаем равным:

,

где К_w^в – коэффициент обратный относительному участию рассматриваемой продольной связи в общем изгибе корпуса при положении судна на вершине расчётной волны и осадки его в балласте.

где Кmin = 1,25 – при перегибе судна;

Кф = 1,32 – фактический коэффициент запаса прочности корпуса при ходе в балласте;

R = 416,5 см -отстояние крайней по высоте продольной связи корпуса от нейтральной оси рассматриваемом сечении;

Z = 237,5см – отстояние рассчитываемой связи от нейтральной оси;

принимаем К_s = 0,6.

Допускаемые напряжения определим по формуле:

, МПа

МПа.

Таким образом для верхней связи балки :

sд = 183,4 МПа – расчётные напряжения меньше допускаемых, прочность верхних связей удовлетворяет Нормам прочности.

sд = 183,4 МПа – расчётные напряжения меньше допускаемых, прочность нижних связей удовлетворяет Нормам прочности.