Диплом СЭ 2021 год СМТ (Земснаряд) / Дипломные проект / Земснаряд / Корпусная часть в ПДФ / RDB 66.42-027-001 Расчет свайного устройства
.pdf
3.2.3 Нормальные напряжения в расчётном сечении:
|
|
|
МИЗГ ×10−3 |
|
1360,5 ´10−3 |
|
||||||||||
s = |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
= 170,8 МПа, |
(3.8) |
|||
|
|
W |
|
|
|
0,007968 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где W=0,007968м3 – момент сопротивления поперечного сечения; |
||||||||||||||||
Касательные напряжения в расчётном сечении: |
|
|||||||||||||||
|
|
|
R ×10−3 |
518,1×10−3 |
|
|||||||||||
t = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= 12,9 МПа, |
(3.9) |
||
|
|
|
0,04041 |
|||||||||||||
|
|
|
F |
|
|
|
|
|||||||||
где F=0,04041м2 – |
|
площадь поперечного сечения; |
|
|||||||||||||
3.2.4 Наибольшие приведенные напряжения в расчётном опорном сечении: |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
sпр = s2 + 3t2 |
|
= |
170,82 + 3×12,92 = 172,3 МПа, |
(3.10) |
||||||||||||
3.2.5 Напряжения, возникающие в балке, не превышают допускаемых на- |
||||||||||||||||
пряжений, то есть выполняется условие: |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σпр < [σ] |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
172,3 МПа < 206,0 МПа |
|
|||||||
3.2.6 Допускаемые напряжения принимаются: |
|
|||||||||||||||
|
|
[σ] = 0,6 σт = 0,6·343,2 = 206,0 МПа; |
|
|||||||||||||
где σт |
= 343,2МПа – |
предел текучести материала сваи. |
|
|||||||||||||
3.3 Геометрические характеристики поперечного сечения сваи
Площадь F = 0,04041 м2
Момент инерции J = 0,003267 м4
Момент сопротивления W = 0,007968м3
Ç820 |
16 |
|
4 Расчёт прочности сваи, поднятой вверх
4.1 Расчётные нагрузки
4.1.1 Расчетные усилия, действующие на сваю при бортовой качке судна,
определяются по формулам [4, гл. VII, (13, 14)].
Лист
RDB 66.42-027-001
Изм. Лист № докум. |
Подп. Дата |
11 |
|
Возникающие инерционные усилия в свае будут равны:
|
|
|
|
|
|
Fz |
= m × |
4p2 |
|
× (q × у + rб |
× cos q)+ m × g × cos q; |
(4.1) |
|||
|
|
|
|
|
T2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fy |
= m × |
4p2 |
|
× (q × z + rб |
× sin q)+ m × g × sin q; |
(4.2) |
|||
|
|
|
|
T2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
где m – |
масса сваи, т; |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
m = 7,8т; |
|
|
|
|
|||||||
|
Тб – |
период бортовой качки, с; |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Тб = 5,1с; |
|
|
|
|
|||||||
|
θ – |
|
максимальный угол крена, рад.; |
|
|||||||||||
|
|
|
|
θ = 0,32рад.; |
|
|
|
|
|||||||
|
rб – |
|
полувысота расчетной волны, м; |
|
|||||||||||
|
|
|
|
rб = 1,0м; |
|
|
|
|
|||||||
|
y – |
отстояние центра тяжести сваи от вертикальной |
|
||||||||||||
|
|
|
|
плоскости, проходящей через центр тяжести судна, м; |
|||||||||||
|
|
|
|
y = 2,41м; |
|
|
|
|
|||||||
|
z – |
|
отстояние центра тяжести сваи от горизонтальной |
||||||||||||
|
|
|
|
плоскости, проходящей через центр тяжести судна, м; |
|||||||||||
|
|
|
|
z = 6,94м |
|
|
|
|
|||||||
Fz = |
|
7,8 × |
|
4p2 |
|
× (0,32 × 2,41 +1,0 × cos18,30 )+ 7,8 × 9,81× cos18,30 |
= 94,3кН ; |
||||||||
|
2 |
||||||||||||||
|
|
|
|
5,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
F |
|
= |
|
7,6 × |
4p2 |
× (0,28 × 6,82 +1,0 ×sin16,00 )+ 7,6 × 9,81×sin16,00 |
= 51,6кН . |
||||||||
у |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
4,62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4.1.2 Ветровая нагрузка на поверхность сваи равна: |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W = pv S, |
|
(4.3) |
где рv – принятое согласно [1, ч.I, таблица 12.5.2] давление ветра, кПа;
рv = 0,304 кПа;
S – площадь поверхности сваи, максимально поднятой вверх, м2:
Ветровая нагрузка на поверхность сваи, поднятой вверх, равна: W = 0,304 · 9,16 = 2,8кН.
|
|
|
|
|
RDB 66.42-027-001 |
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|
где S = 9,16 м2;
4.1.3 Суммарные расчетные усилия, действующие на поверхность сваи,
поднятой вверх, равны: |
|
в вертикальном направлении |
|
Рверт = Fz = 94,3 кН, |
(4.4) |
в горизонтально направлении |
|
Ргор = Fy + W = 51,6 + 2,8 = 54,4 кН. |
(4.5) |
4.2 Расчет прочности сваи
4.2.1 Свая, поднятая вверх, рассматривается как однопролетная балка на двух опорах с консолью свободно-опертая в шахте и портале.
Однопролетная балка на двух опорах с консолью рассчитывается по фор-
мулам, приведенным в таблице элементов изгиба статически определенных ба-
лок [3, раздел V, таблица 10].
Расчетная схема балки приведена на рисунке 2.
|
Рверт |
Ргор |
|
|
а |
R1 |
Mизг |
|
1 |
|
l |
R2 |
|
|
2 |
Рисунок 2 – Схема расчетной балки
Лист
RDB 66.42-027-001
Изм. Лист № докум. |
Подп. Дата |
13 |
|
4.2.2 Изгибающий момент, действующий в расчётном сечении [3, раздел V,
таблица 10]:
МИЗГ = Ргора = 54,4·4,64 = 252,4кНм; (4.6)
где Ргор = 54,4кН;
а = 4,64м; l = 2,7м.
Реакции в опорах:
R1 |
= -Ргор |
|
а + l |
= -54,4 × |
4,64 + 2,7 |
= -147,9 кН ; |
(4.7) |
||||
|
|
l |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
2,7 |
|
|
||||
R 2 |
= Ргор |
а |
= 54,4 × |
4,64 |
= 93,5 кН ; |
|
|||||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
l |
2,7 |
|
|
|
|
|||
Осевая сила:
N= Pверт = 94,3кН.
4.2.3Максимальные нормальные напряжения в расчётном сечении:
σ = |
М |
+ |
N |
= |
252,4 ´10−3 |
+ |
94,3´10−3 |
= 31,7 + 2,3 = 34,0МПа, |
(4.8) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
W F |
0,007968 |
|
0,04041 |
|
|
|
|||||||||||
Касательные напряжения в расчётном сечении: |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
R ×10 |
|
147,9 ´10−3 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
t = |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 3,7 МПа, |
(4.9) |
|||
|
|
|
|
|
F |
|
|
0,04041 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
4.2.4 Наибольшие приведенные напряжения: |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
sпр = |
|
s2 + 3t2 |
= 34,02 + 3× 3,72 = 34,6 МПа, |
(4.10) |
||||||||||||
4.2.5 Наибольшие приведенные напряжения, возникающие в свае, не пре-
вышают допускаемых напряжений, то есть выполняется условие: sпр < [s]
34,6 МПа < 206,0 МПа
5Расчет прочности портала сваи
5.1Балка портала сваи рассматривается как однопролетная балка на двух опорах с консолью.
Однопролетная балка на двух опорах с консолью рассчитывается по фор-
мулам, приведенным в таблице элементов изгиба статически определенных ба-
лок [3, раздел V, таблицы 9 и 10].
Расчетная схема балки приведена на рисунке 3.
|
|
|
|
|
RDB 66.42-027-001 |
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р1 |
M |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Mизг |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р2 |
M |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3 |
|
|
||
|
5.2 Изгибающий момент, действующий в расчётном сечении [3, раздел V, |
||||||||||||
таблицы 9 и 10]: |
|
|
|
|
|
b(l − b) |
|
|
|
||||
|
МИЗГ = М + Р1а + Мb + Р2 |
= 1360,5 + 518,1· 1,27+ |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
+ |
1360,5×0,03 + 504,3 0,03×(1,43 - 0,03) |
= 2061,9кНм; |
(5.1) |
|||||||
|
|
|
|
1,43 |
|
|
|
1,43 |
|
|
|||
|
где М = 1360,5кНм – |
согласно п.3.2.2 настоящего расчета; |
|
||||||||||
|
Р1 = R2 = 518,1кН – |
согласно п.3.2.2 настоящего расчета; |
|
||||||||||
|
Р2 = R1 = 504,3кН – |
согласно п.3.2.2 настоящего расчета; |
|
||||||||||
|
а = 1,27м, b = 0,03м, l = 1,43м. |
|
|
|
|||||||||
|
Реакции в опорах: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
R1 |
= - М - Р1 |
а + l - М - P2 |
b = -1360,5 - 518,1× 1,27 +1,43 - |
(5.2) |
||||||||
|
|
|
|
l |
|
l |
|
l |
|
l |
1,43 |
1,43 |
|
|
|
|
- 1360,5 - 504,3× 0,03 = -2891,7 кН; |
|
|
||||||||
|
|
|
|
1,43 |
|
1,43 |
|
|
|
||||
|
R |
|
= M + Р |
а + M - P l − b = 1360,5 + 518,1× 1,27 + |
|
||||||||
|
|
2 |
l |
1 |
l |
l |
2 |
l |
1,43 |
1,43 |
|
||
|
|
|
+ 1360,5 - 504,3× 1,43 − 0,03 = 1869,2 кН; |
|
|||||||||
|
|
|
|
1,43 |
|
|
|
1,43 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RDB 66.42-027-001 |
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
||
Изм. Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
5.3 Нормальные напряжения в расчётном сечении:
s = |
МИЗГ ×10−3 |
|
= |
2061,9 ´103 |
= 80,9 |
МПа, |
(5.3) |
||||
W |
|
25482,0 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Касательные напряжения в расчётном сечении: |
|
||||||||||
t = |
R ×10 |
= |
2891,7 ×10 |
= 62,6 МПа, |
|
(5.4) |
|||||
|
|
|
|||||||||
|
|
F |
461,8 |
|
|
|
|
||||
5.4 Геометрические характеристики поперечного сечения балок портала с учетом бракет определяются в таблице 1.
Таблица 1
|
|
|
|
|
Отстоя- |
|
Стати- |
|
|
Собств. |
|
|
|
|
|
ние связи |
|
Момент |
|||
Номер |
Наименование |
Размеры связи, |
Площадь |
ческий |
момент |
|||||
связи |
связи |
|
см |
|
от оси |
2 |
момент |
инерции |
инерции |
|
|
|
сравнения |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
связи Fi, см |
Fizi , см3 |
2 |
4 |
i0, см4 |
|
|
|
|
|
|
zi , см |
|
Fizi |
, см |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Стенка |
22,6 |
х |
1,2 |
78,90 |
27,1 |
2 138,2 |
168 704,0 |
3,3 |
|
2 |
Стенка |
117,5 |
х |
0,8 |
78,70 |
94,0 |
7 397,8 |
582 206,9 |
5,0 |
|
3 |
Полка |
10 |
х |
1,2 |
78,20 |
12,0 |
938,4 |
73 382,9 |
100,0 |
|
4 |
Стенка |
163 |
х |
1,2 |
0,00 |
195,6 |
0,0 |
0,0 |
433 074,7 |
|
5 |
Стенка |
22,6 |
х |
1,2 |
-78,90 |
27,1 |
-2 138,2 |
168 704,0 |
3,3 |
|
6 |
Стенка |
117,5 |
х |
0,8 |
-78,70 |
94,0 |
-7 397,8 |
582 206,9 |
5,0 |
|
7 |
Полка |
10 |
х |
1,2 |
-78,20 |
12,0 |
-938,4 |
73 382,9 |
100,0 |
|
|
|
|
|
|
|
461,8 |
0,0 |
1 648 587,6 |
433 291,2 |
|
|
|
|
|
|
z= |
0,0 |
|
2 081 878,8 |
|
|
|
|
|
|
|
I= |
2 081 878,8 |
|
|
|
|
w= 25482,0
5.5 Наибольшие приведенные напряжения в расчётном опорном сечении:
|
|
|
|
|
|
sпр = s2 + 3t2 = 80,92 + 3 × 62,62 = 135,3 МПа, |
(5.5) |
||||
5.6 Напряжения, возникающие в балке, не превышают допускаемых на-
пряжений, то есть выполняется условие: sпр < [s]
135,3 МПа < 141,0 МПа
5.7 Допускаемые напряжения принимаются:
[σ] = 0,6 σт = 0,6·235 = 141,0 МПа;
где σт = 235МПа – предел текучести материала конструкций портала.
|
|
|
|
|
RDB 66.42-027-001 |
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|
Заключение
Выполненный расчет показал, что конструктивные связи свайного устрой-
ства обладают достаточным запасом прочности и могут эксплуатироваться при расчетных нагрузках.
Действующие в свае наибольшие напряжения при расчетной загрузке
σ = 172,3 МПа не превышают допустимых значений [σ] = 206,0 МПа.
Действующие в балках портала наибольшие напряжения при расчетной за-
грузке σ = 135,3 МПа не превышают допустимых значений [σ] = 141,0 МПа.
|
|
|
|
|
RDB 66.42-027-001 |
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|
Список использованных источников
1 Российский Речной Регистр. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (ПСВП), Том 2, Москва, 2008 г.
2 Иванов В.А. и др. Суда технического флота. – М.: Транспорт, 1982 3 Справочник по строительной механике корабля под общей редакцией
академика Ю.А. Шиманского, Том 1. - Л., Судпромгиз, 1958 г.
4 Академик Ю.А.Шиманский. Динамический расчет судовых конструк-
ций. – Л.: Судпромгиз, 1963г.
|
|
|
|
|
RDB 66.42-027-001 |
Лист |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|