ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ МЕСТНОЙ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА СУДНА
1.
Схема нагрузок на перекрытие
Гидростатическое давление по ширине судна
· на вершине волны
, где
кПа
=0,595
= 17,1 кПа
86,4 кПа
· на подошве волны
= = 89 кПа
65 кПа
Гидростатическое давление на элементы набора днищевого перекрытия
· на вершине волны
кПа, где = 4,9
= =49,2 кПа
= 32,4 кПа
81,6 кПа
· на подошве волны
= 89 + 32,4 – 49,2 = 72,2 кПа
Гидростатическое давление на настил второго дна
· на вершине волны
43,2 кПа
кПа, где = = 4,3
кПа
· на подошве волны
= 89 + 31,4 – 43,2 = 81,1 кПа
2.
Ширина присоединенных поясков днища и настила второгодна
Для Т.К. и Стрингера С
1
=(1/6)
L
п
L
п=21,6 С
1
=3,6
Расстояние между сплошными флорами С2
=2,4
3.
Определение элементов поперечного сечения балок
· Вертикальный киль
| Т.К т.3,1,2,3,3,1 |
||||||||
| № |
Связи корпуса (продольные) |
Размеры |
Площ.попер.сечения Fсм2
|
Отст.от оси срав. Z м |
Стат.момент F*Z |
Момент инерций перен. F*Z2
|
Собственый момент J см2
|
|
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
| 1 |
Листы настила второго дна |
1,1 |
360 |
396 |
1,2 |
475,2 |
570,2 |
427,680 |
| 2 |
Ребро по ДП на 2-м дне |
┴
|
16 |
16 |
1,1 |
17,6 |
19,4 |
0,045 |
| 3 |
Вертикальные РЖ флора |
┌ 14а*2 |
14,05 |
28,1 |
0,8 |
22,5 |
18,0 |
0,082 |
| 4 |
Вертикальные РЖ флора |
┌ 14а*2 |
14,05 |
28,1 |
0,4 |
11,2 |
4,5 |
0,082 |
| 5 |
Ребро по ДП на 2-м дне |
┴
|
16 |
16 |
1,1 |
17,6 |
19,4 |
0,045 |
| 6 |
Т.К 2шт. |
1,1 |
120 |
264 |
0,6 |
158,4 |
95,0 |
15,840 |
| 7 |
Горизонтальный киль |
1,5 |
360 |
540 |
0 |
0,0 |
0,0 |
583,200 |
| ∑ |
1304 |
704,0 |
726,0 |
1027,000 |
||||
м
· Днищевой стрингер
| Стрингер т.3,1,2,3,3,2 |
||||||||
| № |
Связи корпуса (продольные) |
Размеры |
Площ.попер.сечения Fсм2
|
Отст.от оси срав. Z м |
Стат.момент F*Z |
Момент инерций перен. F*Z2
|
Собственый момент J см2
|
|
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
| 1 |
Листы настила второго дна |
1,1 |
360 |
396 |
1,2 |
475,2 |
570,2 |
427,680 |
| 2 |
Продольные балки второго дна |
┌ 16б*4 |
21,16 |
84,64 |
1,1 |
93,1 |
102,4 |
0,316 |
| 3 |
Стрингер |
0,9 |
120 |
108 |
0,6 |
64,8 |
38,9 |
12,960 |
| 4 |
Продольные балки днища |
┌ 18а*4 |
22,2 |
88,8 |
0,09 |
8,0 |
0,7 |
0,434 |
| 5 |
Листы НО днища |
1,1 |
360 |
396 |
0 |
0,0 |
0,0 |
427,680 |
| ∑ |
1073,44 |
641,1 |
712,3 |
869,071 |
||||
м
· Сплошной флор
| Сплошной флор т.3,1,2,3,3,3 |
||||||||
| № |
Связи корпуса (продольные) |
Размеры |
Площ.попер.сечения Fсм2
|
Отст.от оси срав. Z м |
Стат.момент F*Z |
Момент инерций перен. F*Z2
|
Собственый момент J см2
|
|
| 1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
| 1 |
Листы настила второго дна |
1,1 |
240 |
264 |
1,2 |
316,8 |
380,2 |
126,720 |
| 3 |
Стенка флора |
0,9 |
120 |
108 |
0,6 |
64,8 |
38,9 |
12,960 |
| 5 |
Листы НО днища |
1,1 |
240 |
264 |
0 |
0,0 |
0,0 |
126,720 |
| ∑ |
636 |
381,6 |
419,0 |
266,400 |
||||
м
4.
Исходные данные для определения коэффициентов по таблицам справочника СМК
· Отношение сторон перекрытия , где
- расстояние между поперечными переборками 21,6 м
- расстояние между серединами ширины скулового пояса 14,3 м
= 1,5 м
· Отношение истинной толщины обшивки к ее приведённой толщине
· Отношение момента инерции киля и стрингера
· Отношение величины присоединённого пояска к расчетной ширине перекрытия
Выписываем значение необходимых коэффициентов:
5.
Определяем коэффициент жесткости упругого основания для каждого главного изгиба
, где
Е – модуль Юнга 2,1 10
i
=
a = 2,4 м
Вычисляем аргументы
U
для каждого главного изгиба
Находим вспомогательные функции академика Бубнова
6.
Расчет местной прочности днищевого стрингера
Расчет изгибающих моментов
· В среднем сечении тунельного киля на вершине волны
· В среднем сечении вертикального киля на подошве волны
· В среднем сечении стрингера на вершине волны
кН∙м
· В среднем сечении стрингера на подошве волны
кН∙м
· В опорном сечении вертикального киля на вершине волны
кН∙м
· В опорном сечении вертикального киля на подошве волны
кН∙м
· В опорном сечении стрингера на вершине волны
кН∙м
· В опорном сечении первого стрингера на подошве волны
кН∙м
Расчёт перерезывающих сил
· В опорном сечении вертикального киля на вершине волны
· В опорном сечении вертикального киля на подошве волны
· В опорном сечении стрингера на вершине волны
· В опорном сечении стрингера на подошве волны
Расчёт главных изгибов и прогибов днищевого перекрытия посередине пролёта для перекрёстных связей, жёстко заделанных на жестких опорах.
Рассчитываем изгиб
· Рассчитываем главный изгиб для вертикального киля на вершине волны
· Рассчитываем главный изгиб для тунельного киля на подошве волны
· Рассчитываем главный изгиб для стрингера на вершине волны
· Рассчитываем главный изгиб для стрингера на подошве волны
Рассчитываем прогиб
· Рассчитываем прогиб посередине пролёта тунельного киля на вершине волны
,
где
= 0,00048м
· Рассчитываем прогиб посередине пролёта вертикального киля на подошве волны
= 0,00036м
· Рассчитываем прогиб посередине днищевого стрингера на вершине волны
= 0,0019м
· Рассчитываем прогиб посередине днищевого стрингера на подошве волны
= 0,0016м
Построение эпюр изгибающих моментов и перерезывающих сил
Расчёт максимальных значений нормальных и касательных напряжений
Определяем допускаемые напряжения
· Вертикальный киль
, где
- максимальное значение изгибающих моментов в пролёте связи и в опорном сечении, а именно:
- момент сопротивления связей тулельного киля
Прочность выполняется.
,
где
- максимальное значение перерезывающих сил
= 1935 кН
= 1304 = 0,1304 м²
Прочность выполняется
· Стрингер
,
где
- максимальное значение изгибающих моментов в пролёте связи и в опорном сечении, а именно:
- момент сопротивления связей тунельного киля
Прочность выполняется
,
где
- максимальное значение перерезывающих сил
= 1828 кН
= 0,1172 м²
Прочность выполняется
7.
Расчет местной прочности флора
Рассматриваемый средний флор имеет симметрию относительно ДП, следовательно расчеты проводим для половины схемы.
Определение нагрузок на средний флор по пролётам
,
где
81,6 кПа
72,2 кПа
а = 2,4
Расчет изгибающих моментов
Для раскрытия статической неопределимости воспользуемся теоремой трёх моментов, а именно составим выражение углов поворота для все промежуточных опор, учитывая, что жесткость (EJ) балки постоянна по все её длине.
· Опора 1
На вершине волны
На подошве волны
· Опора 3
На вершине волны
На подошве волны
Решаем систему из уравнений на вершине волны
(1)
(2)
Подставляем (2) в уравнение (3) и получаем
В итоге
Решаем систему из уравнений на подошве волны
(1)
(2)
Подставляем (2) в уравнение (1)
Расчет пролётных изгибающих моментов
· Пролёт 1-2 на вершине волны
· Пролёт 1-2 на подошве волны
· Пролёт 2-3 на вершине волны
· Пролёт 2-3 на вершине волны
Строим эпюры изгибающих моментов на вершине волны как наиболее экстремальных условиях
Расчет перерезывающих сил среднего флора
· Опора 1
На вершине волны
На подошве волны
· Опора 2
На вершине волны
На подошве волны
· Опора 3
На вершине волны
На подошве волны
Определяем правильность расчетов
ΣR = -2500,14 кН
ΣQ = 2500 кН
ΣR = -2216,1 кН
ΣQ = 2216 кН
Определяем максимальное значение перерезывающих сил
· На вершине волны
Пролёт 1-2
Пролёт 2-3
· На подошве волны
Пролёт 1-2
Пролёт 2-3
Строим эпюры перерезывающих сил
Расчет нормальных и касательных напряжений
Допускаемые напряжения
· Пролёт 1-2
· Пролёт 2-3
Прочность выполняется
· Опора 2
· Опора 3
Прочность обеспечивается
, где F = 0,0636м²
· Опора 2
· Опора 3
· Пролёт 1-2
· Пролёт 2-3
Прочность обеспечивается
Расчет пластин наружной обшивки днища
,
где
S = 1,1 м
b = 240 см
= 0,5
Р = 86,4 = 0,864 Па
V = 3,8
Lg 3,163 = 0,579.
Значит пластина жестко заделана и U = 4, 57
Прочность обеспечена посередине, в закладке на длинной стороне опорного контура не обеспечена!
Проверка:
W=9.8<1/4Sдн
W>0.275- пластина конечной жесткости.
Lg 3,163 = 0,579
U=5.41
Цепное напряжение:
Прочность обеспечена.
Расчет прочности пластин второго дна
, где
S = 1,1 м
b = 240 см
= 0,5
Р = 0,74 Па
V = 3.09
Lg 3.09 = 0.49.
Значит пластина жестко заделана и U = 7,4
Прочность обеспечена по середине. В закладке на длинной стороне опорного контура не обеспечена.
Пластину 2-го дна считаем упруго заделанной следовательно отсудствует σ2
.
Прочность обеспечена по середине.