Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Отчеты -и- РГР / Расчётно-графические работы / Часть2 Расчет ветро-волновых нагрузок

.doc
Скачиваний:
46
Добавлен:
18.07.2014
Размер:
75.26 Кб
Скачать

Задание №2

2.1 Расчет ветровой нагрузки

На раннем этапе проектирования СПБУ воздействие ветра можно считать чисто статическим, т.е допустить, что частицы воздуха распро­страняются с постоянной во времени средней скоростью , где z высота над уровнем моря. Экспериментально установлено, что средняя скорость ветра увеличивается с высотой z и это изменение рассчитывается по форму­ле

,

где: W10 - средняя скорость ветра на уровне z = 10 м.

На рис.3 показана схема ветрового воздействия на надводную часть СПБУ: неравномерная по высоте эпюра средней скорости ветра ; и со­средоточенная на высоте zп статическая ветровая нагрузка , которая может быть определена по формуле

кН,

где возд = 0.00125 т/м3 - плотность воздуха;

CW =1,16 - обобщенный коэффици­ент аэродинамического сопротивления СПБУ;

Sп =1670 м - площадь парусности.

Рис. 3. Эпюра средней скорости ветра и ветровая нагрузка

2.2 Расчет волновой нагрузки на опорные колонны СПБУ при регулярном волнении

Волновая нагрузка преграды с малыми относительно длины волны  размерами поперечного сечения может быть представлена как сумма скоростной Qск и инерционной Qин составляющих:

Q = Qин + Qск

Однако учитывая, что, во-первых, скоростная составляющая Qск при воздействии на форменные решетчатые конструкции является преобладаю­щей (т.е. Qск>>Qин) и, во-вторых, инерционная составляющая Qин во времени действует асинхронно по отношению к скоростной составляющей Qск (т.е. qск ~cost, а Qин ~ sint, где  - круговая частота регулярного волнения), примем, что Qин пренебрежимо мала и ограничимся рассмотре­нием лишь скоростной составляющей волновой нагрузки Q = Qск.

Величину Qск определим приближенно, используя теорию волн ма­лой амплитуды, согласно которой ордината профиля взволнованной по­верхности моря по лучу распространения х определяется формулой

где h - высота волны;

k - волновое число, равное для случая глубоководья (т.е. при Н > /2).

Если  - период регулярного волнения, тогда круговая частота волнения  и волновое число соответственно равны:

 = 2/  = 2·3,14 / 9,9 = 0,634, с-1; k = 2 / g = 0,6342 / 9,81 = 0,041, м-1.

Волновое число k показывает, сколько волн может быть расположе­но на отрезке длиной 2 метров. Оно связано с длиной волны соотношени­ем

 = 2 / k = 23,14/0,041 = 153,2 м.

Горизонтальная составляющая скорости орбитального движения час­тиц жидкости на уровне z = 0 в соответствии с теорией волн малой амплиту­ды определяется зависимостью

Затухание скорости по глубине для условий глубокой воды может быть найдено как

где z - координата глубины, отсчитываемая от уровня спокойной поверх­ности моря вниз.

С учетом этих обозначений удельную (т.е. на 1 погонный метр длины) скоростную составляющую волновой нагрузки можно записать с использо­ванием формулы Дж. Морисона:

qск = 0.5Cскr|V|Vb.

где Cск - обобщенный коэффициент сопротивления опорной колонны для скоростной составляющей (Cск = 1,43);

 = 1.025 т/м3 - плотность морской воды;

b - ха­рактерный размер опорной колонны (в нашем случае b=2 а=5.2 м).

Волновую нагрузку на 2 опоры первого ряда (х = 0) можно записать как

или, вынося постоянные за знак интеграла, получим

,

где 1 - уровень взволнованной поверхности воды у первого ряда опор.

Определенный интеграл найдем из условия е-2kH  0, что соответствует полному затуханию скоростной нагрузки на уровне дна моря и 1 = h/2.

кН

Глубина точки приложения равнодействующей нагрузки Q1 может быть найдена из отношения интегралов

При условии 1 = h/2 и е-2kH  0 имеем

zq1 = (l-2k1)/2k = (l-kh)/2k = (1-0,0419,8)/20,041= 7,3 м.

Уровень взволнованной поверхности воды у второго ряда опор

2 = 0.5h·cos(kL1) = 0.5·9,8·cos(0,041·37,8) = 0,12 м.

Следует обратить внимание на то, что при расчете надо аргумент (kL1) брать в радианах. Аналогично для нагрузки на второй ряд опор получим

= 0,546 кН

м

Таким образом, суммарная волновая нагрузка на оба ряда опорных колонн СПБУ

Qв = Q1 + Q2 = 1340,6 + 0,546 = 1341,15 кН.