49952

Расчет ветровой нагрузки

Лабораторная работа

Физика

Эпюра средней скорости ветра и ветровая нагрузка Расчет волновой нагрузки на опорные колонны СПБУ при регулярном волнении Волновая нагрузка преграды с малыми относительно длины волны l размерами поперечного сечения может быть представлена как сумма скоростной Qск и инерционной Qин составляющих: Q = Qин Qск Однако учитывая что вопервых скоростная составляющая Qск при воздействии на форменные решетчатые конструкции является преобладающей т. Qск Qин и вовторых инерционная составляющая Qин во времени действует асинхронно по отношению к...

Русский

2014-01-13

75 KB

11 чел.

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.1 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 rвозд = 0.00125 т/м3 - плотность воздуха;

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

Sп =1670 м  - площадь парусности.

Рис. 1. Эпюра средней скорости ветра и ветровая нагрузка

Расчет волновой нагрузки на опорные колонны СПБУ при регулярном волнении

Волновая нагрузка преграды с малыми относительно длины волны l 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 ~coswt, а Qин ~ sinwt, где w - 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 > l/2).

Если t - период регулярного волнения, тогда круговая частота волнения w и волновое число соответственно равны:

w = 2p/ t = 2·3,14/10,8 = 0,581 с-1;    k = w2 / g = 0,5812 / 9,81 = 0,034 м-1.

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

l = 2p / k = 23,14/0,034 = 184,706 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);

r = 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 h1 - 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 h1 = h/2.

 

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

            При условии h1 = h/2 и е-2kH  0 имеем

zq1 = (l-2k h1)/2k = (l-kh)/2k = (1-0,03410,8)/20,034= 9,306 м.

           

            Уровень взволнованной поверхности воды у второго ряда опор

                    h2 = 0.5h·cos(kL1) = 0.5·10,8·cos(0,034·37,8) = 1,52 м.

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

 м

 

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

                         Qв = Q1 + Q2 =  1588,879 + 96,868 = 1685,747 кН.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71769. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ НАГРАДЫ РОССИИ: ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ 133.5 KB
  Становление Российской Федерации как суверенного государства и распад СССР привели к значительным изменениям в системе государственных наград Российской Федерации РСФСР к количественному увеличению государственных наград в субъектах Российской Федерации бывших...
71770. CОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ ПАРЛАМЕНТАРИЗМА КАК ПОЛИТИЧЕСКОГО РЕЖИМА И ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ВЛАСТИ 172 KB
  Парламентаризм ставший одним из основных институтов демократических конституций начиная с первой писаной Конституции США и еще ранее неписаной конституции Англии привлекал довольно широкий круг исследователей в том числе и отечественных...
71771. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НОТАРИАТОМ ПРАВА СОБСТВЕННОСТИ В СФЕРЕ ГРАЖДАНСКОГО ОБОРОТА И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 106 KB
  Российский нотариат полноценный элемент правоохранительной системы государства поскольку в процессе осуществления нотариальной деятельности обеспечивается исполнение субъективных прав в частности права собственности и их охрана от нарушения или оспаривания.
71772. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ НОРМАТИВНОГО ПРАВОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТИ (НЕФТЕПРОДУКТОВ) И СТРОИТЕЛЬСТВА МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ 135.5 KB
  В настоящее время все магистральные нефтепроводы России эксплуатируются ОАО АК Транснефть транспортной компанией которая объединяет 11 российских предприятий трубопроводного транспорта нефти владеющих нефтяными магистралями эксплуатирующих и обслуживающих их.
71773. КЛАССИФИКАЦИЯ ИПОТЕЧНЫХ КРЕДИТОВ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РИСКАМИ ИПОТЕЧНОГО ЖИЛИЩНОГО КРЕДИТОВАНИЯ 174 KB
  Сумма кредита может составлять от 50 до 100 процентов стоимости заложенного имущества. Оформление залога и выдача кредита осуществляются поэтапно по мере строительства объекта. В некоторых областях России разработана схема кредитования жилья в сельской местности с использованием...
71774. ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИЗНАНИЯ ХОЗЯЙСТВУЮЩЕГО СУБЪЕКТА МОНОПОЛИСТОМ ПО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВУ РОССИИ И ФРАНЦИИ 165.5 KB
  Признание хозяйствующего субъекта монополистом влечет за собой такие ущемляющие права хозяйствующих субъектов последствия, как государственное регулирование цен, ограничения в приватизации, обязанность принять к исполнению заказ на поставку продукции для государственных нужд.
71775. ОСНОВАНИЯ ПРИОБРЕТЕНИЯ ГРАЖДАНСТВА РОССИИ И ЗАРУБЕЖНЫХ ГОСУДАРСТВ 159 KB
  В этой связи принципиальным является положение статьи 6 Конституции о том что гражданство едино и равно независимо от оснований приобретения что имеет непосредственное значение для последствий приобретения лицом российского гражданства.
71776. ЭКСКУРС В ИСТОРИЮ РАЗВИТИЯ ИПОТЕЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ В РОССИИ 99.5 KB
  Ипотека в Древнем мире. Слово «ипотека» греческое, оно вошло в обиход еще в VI в. до н. э. Афинский реформатор Солон в 594 г. до н. э. осуществил свои знаменитые реформы, в результате которых была введена свобода завещания и отменены поземельные долги.
71777. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОВЕРОК КРЕДИТНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ БАНКОМ РОССИИ 88.5 KB
  Как известно в 2003 г. в сфере банковского надзора осуществляемого Банком России произошли существенные изменения вызванные тем что нормативная база Центрального банка уже не отвечала изменившимся реалиям современной банковской системы и надзора за ней.