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

61207. Звуки [н], [н´]. Позначення їх буквою «ен». Написання імен з великої букви 237 KB
  Написання імен з великої букви. Написання імен з великої букви. Обладнання: картка з великою та малою буквою ен каса букв вирізані букви малюнки Незнайка синиця снігур часник виноград банан клена ножиці ніс нитки. Діти отримують букви які вирізані з цупкого картону.
61210. Г.С. Сковорода. «Сад Божественних пісень», «Всякому городу нрав і права», «De Libertate» 113 KB
  Охарактеризувати збірку його поетичних творів пісень; розкрити ідейнохудожній зміст програмових віршів митця; розвивати увагу пам’ять спостережливість уміння глибоко мислити надавати власну оцінку відповідний коментар...
61212. Структура ІС. Апаратна та програмна складові ІС 133.5 KB
  Учитель: С поняттям €œсистема ви багаторазово зустрічалися як в навчальних предметах так й в повсякденному житті: Сонячна система; періодична система хімічних елементів...
61213. Основні етапи розв’язання прикладної задачі з використанням комп’ютера. Поняття інформаційної моделі. Побудова моделі 264.5 KB
  Навчальні цілі: визначити поняття інформаційної моделі реального обєкта; розвинути вміння описувати інформаційні моделі шляхом виділення суттєвих (відповідно до мети моделювання) властивостей обєктів...