Расчетные нагрузки на бортовое перекрытие судна и определение его элементов

Расчет нагрузок производится по девяти точкам приложения сил к бортовому перекрытию (Рис.2.4).

Рисунок 2.4Точки приложения нагрузок на бортовое перекрытие.

Нагрузки на конструкции наружного борта со стороны ледовых усилений

1. P_st1 = 10*z₁ = 71,1 кПа z₁ = 7,11;

2. P_st2 = 10*z₂ = 45,6 кПа z₂ = 4,56;

3. P_st3 = 10*z₃ = 20,1 кПа z₃ = 2,01;

4. P_st4 = 10*z₄ = 6,2 кПа z₄ = 0,62;

5. P_st5 = 10*z₅ = 23,2 кПа z₅ = 2,32;

ниже КВЛ:

P_ist = 10*z_i, кПа;

P_{i w} = P_w0 – 1,5*C_w*z_i/d, кПа;

P_w0 = 36,6 кПа;

C_w = 9,15;

выше КВЛ:

P_i = P_{w I;}

P_{w I} = P_w0 – 7,5*a_x*z_i, кПа;

P_w1 = 36,6 – 1,5*9,15*7,11/8,91 = 36,6 – 10,98 = 25,62 кПа;

P_w2 = 36,6 – 13,7*4,5/8,91 = 29,7 кПа;

P_w3 = 36,6 – 13,7*2,01/8,91 = 33,51 кПа;

P_w4 = 35,36 кПа;

P_w5 = 31,96 кПа;

P1 = 71,1 + 25,62 = 96,72 кПа; P3 = 20,1 + 33,51 = 53,61 кПа;

P2 = 45,6 + 29,7 = 75,3 кПа; P4 = 41,56 кПа;

P5 = 55,16 кПа;

Нагрузки на конструкцию второго борта:

P_б = 10*(z_i + 2,5), кПа;

6. P₆ = 10*(z₆ + 2,5) кПа = 10*(2,01 + 2,5) = 45,1 кПа;

7. P₇ = 10*(z₇ + 2,5) кПа =10*(2,32 + 2,5) = 48,2 кПа;

8. P₈ = 10*(z₈ + 2,5) кПа = 10*(4,56 + 2,5) = 70,6 кПа;

9. P₉ = 10*(z₉ + 2,5) кПа = 10*(9,43 + 2,5) = 119,3 кПа;

нижний пояс:

P_{2 дн.} = 10*(9,43 + 2,5) = 119,3 кПа;

средние поясья:

P_{ср. 1} = 10*(3,6 + 2,5) = 61 кПа;

P_{ср. 2} = 10*(5,6 + 2,5) = 81 кПа;

P_{ср. 3} = 10*(7,6 + 2,5) = 101 кПа;

верхний пояс:

P_{в. п.} = 10*(2 + 2,5) = 45 кПа;

Размеры бортовых связей:

Толщина обшивки внутреннего борта принимается не менее по формуле:

, мм,

где Р_i - точка приложения нагрузки

m = 15,8;

, м,

K_s = 0,85 – в качестве водонепроницаемой переборки;

k= 1,0;

s_n = 301,3 МПа;

,мм;

U_в.п. = 0,2 мм; ,мм;

U_ср.п. = 0,13 мм; ,мм;

U_н.п. = 0,18 мм; ,мм;

Верхний пояс:

мм,

Средние поясья:

мм; мм;

мм;

Нижний пояс:

мм;

Момент сопротивления продольных бортовых балок должен быть не менее по формулам:

; ; , ; , кН,

где Р – нагрузка, принимаемая по группам продольных балок ограниченных продольными рамными связями (стрингерами), кПа, ;

- расстояние между продольными балками, м, здесь м;

l – расстояние между рамными шпангоутами, здесь, м;

m = 12;

- для нижних пролетов балок;

- для верхних пролетов балок;

- расчётный нормативный предел текучести по нормальным напряжениям для стали проектируемого судна, здесь 301,3 мПа.

,

где ;

Т=24 года,

,

здесь ;

Балки по наружному борту:

Q₁ = 279,52 кН; Q₅ = 101,6 кН;

;

см³;

см³;

Следовательно по формулам в соответствии со значением ,

, при >=200 ;

α_k1 = 1/0,15*(0,01 + 1/350,46) = 0,085;

α_{k 5}= 0,07 + 6/146,9 = 0,110;

Следовательно приращение на износ и коррозию по группам балок принимают значения:

,

₁ = 1 + 0,085*2,04 = 1,173;

₅ = 1 + 0,110*2,04 = 1,224;

Моменты сопротивления балок по пролётам с определением по таблицам судостроительного проката:

;

см³;

см³;

Принимаем по таблицам судостроительного проката балок тавр 25а.

Балки по внутреннему борту:

;

;

;

определяется в соответствии со значениями .

α_k = 0,07+ , при < ;

α_{k 6} = 0,07 + =0,07 + =0,108;

, при W' ≥ 200 см³;

α_{k 9} = 1/0,15*(0,01 + 1/432,2) = 0,083;

Моменты сопротивления балок по пролётам с определением по таблицам судостроительного проката:

;

см³;

см³;

Принимаем по таблицам судостроительного проката балок тавр 28а.

Момент сопротивления рамных шпангоутов должен быть не менее по формулам:

см³; , см³; , кн,

где Р – нагрузки, приложенные к нижней кромке рассматриваемого пролёта шпангоута, кПа, здесь принимается по точкам – стрингерам; m = 27,5 – коэффициент, равный при наличии трёх распорок и более;

- расстояние между рамными шпангоутами, м здесь = м;

l – длина пролёта шпангоута, м,

здесь l₁ = 5.1 м; l₂ = 4.25 м;

по наружному борту

Р₁=112,68 кПа, =112,68*3,4*5,1 = 1954 кН;

Р₂=90,86 кПа, =90,86*3,4*4,25 = 1313 кН;

, см³ и далее;

см³

Принимается тавр 45а.

см³

Принимается тавр 32б.

Результаты расчетов представлены на (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 Результаты расчета бортового перекрытия