Файл: Расчет морской стационарной платформы сквозного типа.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 536
Скачиваний: 13
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и образования РФВолгоградский государственный технический университетКафедра «Нефтегазовые сооружения»Курсовой проект на тему:«Расчет морской стационарной платформы сквозного типа»Вариант 6Выполнил:ст. гр. МНС-1-18Борисенко М. Б.Проверил:Габова В.В.Волгоград 2020Исходные данные:Район 3 Подрайон 2Размер базы 25х15 м Глубина 20 мНагрузка на палубу 2Максимальные скорости ветра, м/с:
При двухминутном интервале осреднения V(2): 46 м/сПри десятиминутном интервале осреднения V(10): 38 м/с1. Определение клиренса
Отметка нижней части надводных строений морской стационарной платформы, отсчитываемая от нуля Кронштадтского футштока определяется по:Нкл = Ну, max+ 1,1ħ0,1 + Δhset + Hпр Hпр – наибольшая высота прилива. Hпр = 1,35 мНу, max – наивысший годовой уроень моря обеспеченностью 1%, м, отсчитываемый от нуля Кронштадтского футштока. Ну, max = 1,6 мħ0,1 – высота волны. ħ0,1 = 12,3 мΔhset – высота ветрового нагона (СП 38.13330.2012 прил. Б1)Δhset = d( )αw – угол между продольной осью водоема и направление ветра, град.сosαw = 1Vw – расчетная скорость ветра, м/с;L – длина разгона. L = kvis
kw = 3(1+0,3Vw)∙10-7Vw= kflklVlkfl – коэффициент пересчета данных по скоростям ветра, измеряемый по флюгеру, принимаемы по формуле kfl = 0,675 + , но не более 1.kl– коэффициент приведение скорости ветра к условиям водной поверхности. kl = 1,09kfl = 0,675 + = 0,79Vw = 0,79∙1,09∙38 = 32,72kw = 3(1+0,3∙32,72) ∙ 10-7 = 32,448∙10-7L = 5∙1011∙ = 0,153∙106Δhset = 20(Нкл = 1,6 + 1,1∙12,3 + 2,55 + 1,35 = 19,03 м Принимаем Нкл = 19,1 м.Общая высота Н = Нкл + d = 19,1 + 20 = 39,1 м.
2. Снеговые нагрузки
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по [1] п.10: S0 = сeсtμSg, гдесe - коэффициент, учитывающий снос с него с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с п.10.5. сe = 1.сt - термический коэффициент, принимаемый в соответствии с п.10.10. ct = 1μ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с п.10.4. μ = 1.Sg - вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемый в соответствии с п.10.2. Sg = 1,5 кН/м2.S0 = 1∙1∙1∙1,5 = 1,5 кПаS = 35∙25 = 875 м2F = S∙S0 = 875∙1,5 = 1312,5 кНF1 = F2 = F3 = F4 = = 328,125 кН3. Воздействия ветраНормативное значение среде составляющей ветровой нагрузки wm в зависимости от эквивалентной высоты ze над поверхностью земли следует определять по [1] п.11:Wm = W0k(ze)c ,где W0 – нормативное значение ветрового давления. W0 = 0,38 кПаk(ze) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты zek(ze): при 5 = 0,75;10 = 1;19,1 = 1,2275;c – аэродинамический коэффициентct = cx(1+η)k1, где сx – определяется так же, как и для отдельно стоящей фермы;η - определяется так же, как и для ряда плоских ферм; η = 0,95;cxi – аэродинамический коэффициент i-го элемента конструкций, определяемый в соответствии с указаниями B.1.12; Ai – площадь проекции i-го элемента конструкции;Ak – площадь, ограниченная контуром конструкции. Кλ = 1;Ак= Нкл×15 = 19,03×15 = 285,45 м2 Апояса = 15×0,63×3 = 28,35 м2Астойки= 19,03×1,02×2 = 38,82 м2Араскоса= (2×5,74+2×17+2×11+4+2,7) ×0,426 = 31,601 м
2
Сх = Кλ∙Сх∞;Сх∞ определяется по [1], рисунок В.17 в зависимости от числа Re и отношения шероховатости .стойка = = = 0,000196пояс = = = 0,000317 раскос = = = 0,000469Re - Число Рейнольдса определяется по [1], В.1.11.Re=0.88×d√(Wo ×K(ze) × γf)×105где d, м, - диаметр сферы;W0, Па, - определяется в соответствии с 11.1.4; k(ze) - определяется в соответствии с 11.1.6;Yf - коэффициент надежности по нагрузке, см. 11.1.12. Yf = 1,4;Re=0.88×1,02√(0,38×103×1,228×1,4) × 105 = 23×105Re=0.88×0,63√(0,38×103×1,228×1,4) × 105 = 14,2×105Re=0.88×0.426√(0,38×103×1,228×1,4) ×105 = 9,6×105Cх∞стойка = 0,48; Cхiстойка = 0,48;Cх∞пояс = 0,93; Cхiпояс = 0,93;Cх∞раскос = 1,2; Cхiраскос = 1,2;Cх = 0,29Сt
= 0,29×(1+0,95)×1 = 0,566;Сt
= 0,29×(1+0,95)×1,2 = 0,679;Wm
= 0,38×0,75×0,566 = 0,161;Wm
= 0,38×1×0,566 = 0,215;Wm = 0,38×1,2275×0,566 = 0,264;Wm
= 0,38×0,75×0,679 = 0,194;Wm = 0,38×1×0,679 = 0,258;Wm = 0,38×1,2275×0,679 = 0,317;Активная составляющая нагрузки:При z=5; W = 0,161×7,5×0,8 = 0,966 кН/м;
При z=10; W = 0,215×7,5×0,8 = 1,29 кН/м;При z=19,1; W = 0,264×7,5×0,8 = 1,584 кН/м;Пассивная составляющая нагрузки:При z=5; W = 0,161×7,5×0,6 = 0,7245 кН/м;При z=10; W = 0,215×7,5×0,6 = 0,9675 кН/м;При z=19,1; W = 0,264×7,5×0,6 = 1,188 кН/м;Активная составляющая нагрузки (1,2,3 стойки):1 стойка: W = 0,194×3,86×0,8 = 0,599 кН/м;W = 0,258×3,86×0,8 = 0,797 кН/м;W = 0,317×3,86×0,8 = 0,979 кН/м;2 стойка: W = 0,194×14,58×0,8 = 2,263 кН/м;W = 0,258×14,58×0,8 = 3,009 кН/м;W = 0,317×14,58×0,8 = 3,698 кН/м;3 стойка: W = 0,194×10,72×0,8 = 1,664 кН/м;W = 0,258×10,72×0,8 = 2,213 кН/м;W = 0,317×10,72×0,8 = 2,719 кН/м;Пассивная составляющая нагрузки (3,4,1 стойки):3 стойка: W = 0,194×3,86×0,6 = 0,499 кН/м;W = 0,258×3,86×0,6 = 0,598 кН/м;W = 0,317×3,86×0,6 = 0,734 кН/м;4 стойка: W = 0,194×14,58×0,6 = 1,697 кН/м;W = 0,258×14,58×0,6 = 2,257 кН/м;W = 0,317×14,58×0,6 = 2,773 кН/м;1 стойка: W = 0,194×10,72×0,6 = 1,248 кН/м;W = 0,258×10,72×0,6 = 1,659 кН/м;W = 0,317×10,72×0,6 = 2,039 кН/м;4. Волновая нагрузка
Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения.
Нагрузки от волн на вертикальную обтекаемую преграду.[2] Е.1 Максимальная сила воздействия волн max Q , кН, на вертикальную обтекаемую преграду с поперечными размерами a ≤ 0,4λ и b ≤ 0,4λ при глубине d > dcr определяется из ряда значений, получаемых при различных удалениях æ = x/λ вершины волны от преграды, 1 ряд æ = x/λ = 0; 2 ряд æ = x/λ = 0,11 по формуле:Qmax =Qi, maxδi + Qv, maxδv
где Qi, max и Qv, max – соответственно инерционный и скоростной компоненты силы воздействия волн, кН:Qi, max = ρgπb2hКvαiβi;Qi, max = 0,25∙1,015∙9,81∙3,14∙1,0202∙12,3∙1∙0,975∙1 = 97,425 кН;Qv, max = ρgbh2Кv2αvβv;Qv, max = 0,083∙9,81∙1,015∙1,020∙12,32 ∙12∙2,45∙0,65 = 203,705 кН;1 ряд: δi =0, δv =1; 2 ряд: δi =1,08, δv =0,18 – коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов максимальной силы от воздействия волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рисунка Е.1;h =12,3 и λ = 155 – высота и длина расчетной волны;a = 1,02 – размер преграды по лучу волны, м; b = 1,02 – размер преграды по фронту волны, м;kv = 1 – коэффициент перехода от действительных значений скорости и ускорения волнового потока, воздействующего на преграду, к их средним значениям (таблице Е.1);αi = 0,975 и αv = 2,45 – инерционный и скоростной коэффициенты глубины, принимаемые соответственно по графикам а и б рисунка Е.2;
βi = 1 и βv = 0,65 – инерционный и скоростной коэффициенты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и прямоугольника, принимаемые по графикам рисунка Е.3.1 ряд: Qmax = Qv, max = 203,705 кН;2 ряд: Qmax = 97,425∙1,08 + 203,705∙0,18 = 141,886 кН;[2] Е2. Линейную нагрузку от волн q, кН/м, на вертикальную обтекаемую преграду на глубине z, при максимальной силе от воздействия волн Qmax (рис.8, а) следует определять по формуле:где qi, max и qv, max- инерционный и скоростной компоненты максимальной линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам:δxi и δxv – коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рисунка Е.4 при значении æ согласно Е.1; θxi и θxv – коэффициенты компонентов волновой нагрузки, принимаемые по графикам а и б рисунка Е.5 при значениях относительной глубины [2] Е.3 Превышение взволнованной поверхности η, м, над расчетным уровнем должно определяться по формулегде ηrel относительное превышение взволнованной поверхности, определяемое по рисунку Е.6. 1 ряд: ηrel = -0,61;2 ряд: ηrel = -0,18;[3] Е.5 Расстояние zQmax , м, от расчетного уровня воды до точки приложения максимальной силы от воздействия волн на вертикальную обтекаемую преграду Qmax определяется по формуле:где δi и δv – коэффициенты, принимаемые по графикам 1 и 2 рисунка Е.1 при значении æ, соответствующем Qmax;zQi и zQv – ординаты точек приложения соответственно инерционного и скоростного компонентов сил
При двухминутном интервале осреднения V(2): 46 м/сПри десятиминутном интервале осреднения V(10): 38 м/с1. Определение клиренса
Отметка нижней части надводных строений морской стационарной платформы, отсчитываемая от нуля Кронштадтского футштока определяется по:Нкл = Ну, max+ 1,1ħ0,1 + Δhset + Hпр Hпр – наибольшая высота прилива. Hпр = 1,35 мНу, max – наивысший годовой уроень моря обеспеченностью 1%, м, отсчитываемый от нуля Кронштадтского футштока. Ну, max = 1,6 мħ0,1 – высота волны. ħ0,1 = 12,3 мΔhset – высота ветрового нагона (СП 38.13330.2012 прил. Б1)Δhset = d( )αw – угол между продольной осью водоема и направление ветра, град.сosαw = 1Vw – расчетная скорость ветра, м/с;L – длина разгона. L = kvis
kw = 3(1+0,3Vw)∙10-7Vw= kflklVlkfl – коэффициент пересчета данных по скоростям ветра, измеряемый по флюгеру, принимаемы по формуле kfl = 0,675 + , но не более 1.kl– коэффициент приведение скорости ветра к условиям водной поверхности. kl = 1,09kfl = 0,675 + = 0,79Vw = 0,79∙1,09∙38 = 32,72kw = 3(1+0,3∙32,72) ∙ 10-7 = 32,448∙10-7L = 5∙1011∙ = 0,153∙106Δhset = 20(Нкл = 1,6 + 1,1∙12,3 + 2,55 + 1,35 = 19,03 м Принимаем Нкл = 19,1 м.Общая высота Н = Нкл + d = 19,1 + 20 = 39,1 м.
2. Снеговые нагрузки
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по [1] п.10: S0 = сeсtμSg, гдесe - коэффициент, учитывающий снос с него с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с п.10.5. сe = 1.сt - термический коэффициент, принимаемый в соответствии с п.10.10. ct = 1μ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с п.10.4. μ = 1.Sg - вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемый в соответствии с п.10.2. Sg = 1,5 кН/м2.S0 = 1∙1∙1∙1,5 = 1,5 кПаS = 35∙25 = 875 м2F = S∙S0 = 875∙1,5 = 1312,5 кНF1 = F2 = F3 = F4 = = 328,125 кН3. Воздействия ветраНормативное значение среде составляющей ветровой нагрузки wm в зависимости от эквивалентной высоты ze над поверхностью земли следует определять по [1] п.11:Wm = W0k(ze)c ,где W0 – нормативное значение ветрового давления. W0 = 0,38 кПаk(ze) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты zek(ze): при 5 = 0,75;10 = 1;19,1 = 1,2275;c – аэродинамический коэффициентct = cx(1+η)k1, где сx – определяется так же, как и для отдельно стоящей фермы;η - определяется так же, как и для ряда плоских ферм; η = 0,95;cxi – аэродинамический коэффициент i-го элемента конструкций, определяемый в соответствии с указаниями B.1.12; Ai – площадь проекции i-го элемента конструкции;Ak – площадь, ограниченная контуром конструкции. Кλ = 1;Ак= Нкл×15 = 19,03×15 = 285,45 м2 Апояса = 15×0,63×3 = 28,35 м2Астойки= 19,03×1,02×2 = 38,82 м2Араскоса= (2×5,74+2×17+2×11+4+2,7) ×0,426 = 31,601 м
2
Сх = Кλ∙Сх∞;Сх∞ определяется по [1], рисунок В.17 в зависимости от числа Re и отношения шероховатости .стойка = = = 0,000196пояс = = = 0,000317 раскос = = = 0,000469Re - Число Рейнольдса определяется по [1], В.1.11.Re=0.88×d√(Wo ×K(ze) × γf)×105где d, м, - диаметр сферы;W0, Па, - определяется в соответствии с 11.1.4; k(ze) - определяется в соответствии с 11.1.6;Yf - коэффициент надежности по нагрузке, см. 11.1.12. Yf = 1,4;Re=0.88×1,02√(0,38×103×1,228×1,4) × 105 = 23×105Re=0.88×0,63√(0,38×103×1,228×1,4) × 105 = 14,2×105Re=0.88×0.426√(0,38×103×1,228×1,4) ×105 = 9,6×105Cх∞стойка = 0,48; Cхiстойка = 0,48;Cх∞пояс = 0,93; Cхiпояс = 0,93;Cх∞раскос = 1,2; Cхiраскос = 1,2;Cх = 0,29Сt
= 0,29×(1+0,95)×1 = 0,566;Сt = 0,29×(1+0,95)×1,2 = 0,679;Wm = 0,38×0,75×0,566 = 0,161;Wm = 0,38×1×0,566 = 0,215;Wm = 0,38×1,2275×0,566 = 0,264;Wm = 0,38×0,75×0,679 = 0,194;Wm = 0,38×1×0,679 = 0,258;Wm = 0,38×1,2275×0,679 = 0,317;Активная составляющая нагрузки:При z=5; W = 0,161×7,5×0,8 = 0,966 кН/м;
При z=10; W = 0,215×7,5×0,8 = 1,29 кН/м;При z=19,1; W = 0,264×7,5×0,8 = 1,584 кН/м;Пассивная составляющая нагрузки:При z=5; W = 0,161×7,5×0,6 = 0,7245 кН/м;При z=10; W = 0,215×7,5×0,6 = 0,9675 кН/м;При z=19,1; W = 0,264×7,5×0,6 = 1,188 кН/м;Активная составляющая нагрузки (1,2,3 стойки):1 стойка: W = 0,194×3,86×0,8 = 0,599 кН/м;W = 0,258×3,86×0,8 = 0,797 кН/м;W = 0,317×3,86×0,8 = 0,979 кН/м;2 стойка: W = 0,194×14,58×0,8 = 2,263 кН/м;W = 0,258×14,58×0,8 = 3,009 кН/м;W = 0,317×14,58×0,8 = 3,698 кН/м;3 стойка: W = 0,194×10,72×0,8 = 1,664 кН/м;W = 0,258×10,72×0,8 = 2,213 кН/м;W = 0,317×10,72×0,8 = 2,719 кН/м;Пассивная составляющая нагрузки (3,4,1 стойки):3 стойка: W = 0,194×3,86×0,6 = 0,499 кН/м;W = 0,258×3,86×0,6 = 0,598 кН/м;W = 0,317×3,86×0,6 = 0,734 кН/м;4 стойка: W = 0,194×14,58×0,6 = 1,697 кН/м;W = 0,258×14,58×0,6 = 2,257 кН/м;W = 0,317×14,58×0,6 = 2,773 кН/м;1 стойка: W = 0,194×10,72×0,6 = 1,248 кН/м;W = 0,258×10,72×0,6 = 1,659 кН/м;W = 0,317×10,72×0,6 = 2,039 кН/м;4. Волновая нагрузка
Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения.
Нагрузки от волн на вертикальную обтекаемую преграду.[2] Е.1 Максимальная сила воздействия волн max Q , кН, на вертикальную обтекаемую преграду с поперечными размерами a ≤ 0,4λ и b ≤ 0,4λ при глубине d > dcr определяется из ряда значений, получаемых при различных удалениях æ = x/λ вершины волны от преграды, 1 ряд æ = x/λ = 0; 2 ряд æ = x/λ = 0,11 по формуле:Qmax =Qi, maxδi + Qv, maxδv
где Qi, max и Qv, max – соответственно инерционный и скоростной компоненты силы воздействия волн, кН:Qi, max = ρgπb2hКvαiβi;Qi, max = 0,25∙1,015∙9,81∙3,14∙1,0202∙12,3∙1∙0,975∙1 = 97,425 кН;Qv, max = ρgbh2Кv2αvβv;Qv, max = 0,083∙9,81∙1,015∙1,020∙12,32 ∙12∙2,45∙0,65 = 203,705 кН;1 ряд: δi =0, δv =1; 2 ряд: δi =1,08, δv =0,18 – коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов максимальной силы от воздействия волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рисунка Е.1;h =12,3 и λ = 155 – высота и длина расчетной волны;a = 1,02 – размер преграды по лучу волны, м; b = 1,02 – размер преграды по фронту волны, м;kv = 1 – коэффициент перехода от действительных значений скорости и ускорения волнового потока, воздействующего на преграду, к их средним значениям (таблице Е.1);αi = 0,975 и αv = 2,45 – инерционный и скоростной коэффициенты глубины, принимаемые соответственно по графикам а и б рисунка Е.2;
βi = 1 и βv = 0,65 – инерционный и скоростной коэффициенты формы преграды с поперечным сечением в виде круга, эллипса и прямоугольника, принимаемые по графикам рисунка Е.3.1 ряд: Qmax = Qv, max = 203,705 кН;2 ряд: Qmax = 97,425∙1,08 + 203,705∙0,18 = 141,886 кН;[2] Е2. Линейную нагрузку от волн q, кН/м, на вертикальную обтекаемую преграду на глубине z, при максимальной силе от воздействия волн Qmax (рис.8, а) следует определять по формуле:где qi, max и qv, max- инерционный и скоростной компоненты максимальной линейной нагрузки от волн, кН/м, определяемые по формулам:δxi и δxv – коэффициенты сочетания инерционного и скоростного компонентов нагрузки от волн, принимаемые соответственно по графикам 1 и 2 рисунка Е.4 при значении æ согласно Е.1; θxi и θxv – коэффициенты компонентов волновой нагрузки, принимаемые по графикам а и б рисунка Е.5 при значениях относительной глубины [2] Е.3 Превышение взволнованной поверхности η, м, над расчетным уровнем должно определяться по формулегде ηrel относительное превышение взволнованной поверхности, определяемое по рисунку Е.6. 1 ряд: ηrel = -0,61;2 ряд: ηrel = -0,18;[3] Е.5 Расстояние zQmax , м, от расчетного уровня воды до точки приложения максимальной силы от воздействия волн на вертикальную обтекаемую преграду Qmax определяется по формуле:где δi и δv – коэффициенты, принимаемые по графикам 1 и 2 рисунка Е.1 при значении æ, соответствующем Qmax;zQi и zQv – ординаты точек приложения соответственно инерционного и скоростного компонентов сил