Глава 15. Расчет местной прочности основных перекрытий корпуса судна 287

§ 56. Характеристика расчетных нагрузок и норм местной прочности 287

Под местной прочностью понимается способность перекрытий или конструктивных элементов судового корпуса воспринимать действие нагрузок без повреждений. 287

Расчет местной прочности по Нормам прочности обязательно выполняется для судов, не регламентируемых Правилами Регистра СССР. Размеры связей для таких судов выбирают расчетным путем. В расчетах местной прочности одни перекрытия рассматривают изолированно от других, а их взаимодействие учитывают приближенно, задавая определенные условия заделки балок перекрытия. Для расчета пластин, стержней, рам и перекрытий следует использовать стандартные методы строительной механики, основанные на гипотезах «плоских сечений» и «прямых нормалей» [13]. При этом расчетная схема должна достаточно правильно отражать принцип работы конструкции. 287

Как и при общем изгибе, в расчетах местной прочности учитывают нагрузки трех типов: от воздействия внешней среды (море); от воздействия груза и механизмов; особые — испытательные и оцениваемые аварийные. Нагрузки классифицируют по следующим признакам: 287

продолжительность действия {длительные нагрузки— время их действия соизмеримо или более времени одного рейса; кратковременные — время их действия существенно меньше времени одного рейса); 287

изменение во времени (постоянные нагрузки — не из^: меняются или мало изменяются во времени; переменные — значение их и направление действия изменяются во времени); 287

воздействие на конструкцию {статические нагрузки— время их изменения в 2,5 и более раз превышает период первого тона свободных колебаний конструкции; динамические— время изменения нагрузок соизмеримо или меньше периода первого тона свободных упругих колебаний конструкции). 287

Постоянные нагрузки от воздействия внешней среды, а также жидких грузов называют гидростатическими, переменные — волновыми, или гидродинамическими. 287

Прочность корпуса и отдельных его конструкций определяется напряжениями и деформациями, вызываемыми системой внешних нагрузок, поэтому при выборе критериев прочности необходимо установить, какие напряжения и деформации могут вызвать нарушение прочности конструкций корпуса. Опыт эксплуатации судов свидетельствует о том, что за опасные состояния можно принять нарушения целостности (трещины) и искажение формы (остаточные деформации). 287

При нормировании местной прочности по напряжениям учитывается характер распределения напряжений в конструкции. По этому признаку различают: распределенные напряжения, действующие в значительной части объема или площади поперечного сечения конструкции, которые могут в случае превышения ими опасного значения привести к разрушению или недопустимой деформации всей конструкции; локальные напряжения, действующие лишь в незначительной части объема или площади поперечного сечения, приводящие в случае превышения ими опасного значения только к местным деформациям, не сопровождающимся разрушениями или значительными деформациями всей конструкции. Уровень допускаемых напряжений в первом случае ниже, чем во втором. 288

Нормы местной прочности сформулированы в виде допускаемых напряжений при расчете в упругой области 288

288

где д и _д — допускаемые напряжения соответственно для расчетных нормальных и касательных напряжений в конструкции; _н = k_н_т— нормативный предел текучести, МПа; k_н=1/[1 + 0,16(_т/235—1)^3/2]; _т — предел текучести стали, МПа; _н = 0,57_н — нормативный предел текучести по касательным напряжениям. 288

Требования к устойчивости конструкций и их элементов в условиях сжатия сформулированы в виде коэффициентов запаса устойчивости k = _кр/, где _кр — критическое напряжение, определяемое с учетом отклонения от закона Гука;  — действующие напряжения сжатия. 288

В сечениях связей, рассчитываемых в упругой стадии, где одновременно действуют нормальные  и касательные  напряжения, эффект их суммирования может быть оценен по «приведенным» нормальным напряжениям 288

При нормировании допускаемых напряжений [13] учтены: степень ответственности конструкций; опасность последствий нарушения их целостности или деформирования; полнота и точность учета факторов, оказывающих влияние на оценку прочности (степень достоверности при определении расчетных нагрузок, обоснованность и точность методик расчета, влияние на прочность способа и условий постройки, опыт эксплуатации аналогичных конструкций и т. п.). 288

Расчеты местной прочности выполняют для состояния конструкций с учетом износа к середине срока службы. При проверке прочности нового корпуса по строительным размерам связей толщина элементов конструкций должна быть предварительно уменьшена на величину s — запас на износ для половины проектируемого срока службы. Определяя строительную толщину связей нового корпуса, к значениям толщины, полученным в результате расчета, следует добавить s. 289

Моменты сопротивления и моменты инерции балок основного и рамного набора вычисляют с учетом присоединенного пояска, толщина которого равна толщине обшивки или настила. Ширину присоединенного пояска балок основного набора принимают равной меньшему из значений: b_п = l/6 или b_п = 0,5(b₁ + b₂), где l — пролет рассматриваемой балки набора между ее опорами или точками пересечений нейтральных осей; b₁ и b₂— отстояния рассматриваемой балки набора от ближайших балок того же направления, расположенных по обе стороны от нее. 289

Ширину присоединенного пояска рамных балок находят по формуле b_п = kb, где k — коэффициент, определяемый в зависимости от условий заделки балки и от числа балок другого направления; b = 0,5(b₁ + b₂). 289

Расчетные формулы нагрузок, действующих на судовые перекрытия, в расчетах местной прочности необходимо брать из Норм прочности [13]. 289

Ниже приведена методика расчета местной прочности перекрытий в средней части судна на нагрузку, действующую со стороны моря (см. гл. 7). Коэффициенты допускаемых напряжений приведены в соответствии с Нормами прочности. 289