РГР№3 (с отрицательной нагрузкой Q2) / РГР №3

Расчетно-графическая работа №3

Расчет общей прочности опорных колонн

В действительности главной причиной возникновения динамического напряженно-деформированного состояния опорных колонн СПБУ являются колебания сооружения под действием ветра и волн.

На ранней стадии проектирования допустим квазистатический подход, при котором задача расчета прочности решается как статическая, а все нагрузки, носящие динамический характер умножаются на коэффициент динамичности .

В нашем случае динамичностью обладает лишь волновая нагрузка, изменяющаяся с частотой регулярного волнения . Решая дифференциальное уравнение вынужденных колебаний системы с одной степенью свободы, с сопротивлением, пропорциональным скорости колебательного процесса, получим:

,

где – параметр затухания свободных колебаний СПБУ,

.

С учетом коэффициента динамичности, суммарная динамическая нагрузка на СПБУ от волнения и ветра, будет равна:

,

.

Расчетная схема СПБУ показана на рисунке 1.

Горизонтальную реакциюв каждой опоре находим из условия равномерного распределения нагрузкимежду ними. Тогда для момента прохождения гребня расчетной волны через передний ряд колонн, горизонтальную реакцию в одной из опор можно найти:

,

.

Вертикальная реакция двух нижних опор будет состоять из двух составляющих: динамической и статической.

Статическая составляющая обусловлена весом понтона и размещенным на нем оборудованием. Динамическая составляющая возникает только при раскачиваниях СПБУ под воздействием горизонтальных нагрузок от ветра и волн.

Величину динамической составляющей получаем из уравнения относительно точки А (составляющая от веса понтона не учитывается, так как:

,

где – возвышение центра тяжести парусности над водой,

Результирующая сжимающая сила в задних опорах:

,

где – вес понтона и выступающих над ним частей опорных колонн.

.

Эпюра изгибающих моментов показана на рисунке 2.

Изгибающий момент в опасном сечении равен:

,

Наибольшее напряжение в ОС найдем, рассматривая косой изгиб опорной колонны:

,

где – момент сопротивления поперечного сечения колонны;

– площадь поперечного сечения опорной колонны,

.

Зубчатые рейки опорных колонн выполнены из высокопрочной стали типа 10ХСНД, для которых предел текучести равен , а допускаемое напряжение:

,

.

Так как , то общая прочность опорных колонн при общем изгибе обеспечивается.