Расчет давления грунта на корпус судна

Давление грунта вычисляется как давление на подпорные наклонные стенки по формуле гидротехнического строительства, для пассивного давления грунта (когда грунт вытесняется). При пассивном давлении грунта необходимо приложить, приблизительно, в 9 раз больше усилий, чем при активном. Вводится предположение, что давление, действующее на корпус судна, распространяется так же, как давление, действующее на наклонную подпорную стенку (рис. 2.1). Чтобы заменить днище корпуса на подпорную стенку мы мысленно протягиваем горизонтальную часть днища от точки 1 до точки 2, а после этого протягиваем прямую от точки 2 до точки 3. Точка 3 – точка пересечения линии поверхности грунта с поверхностью корпуса.

Таким образом мы получаем угол вытеснения грунта, между горизонтальной линией и линией, проведенной из точки 2 в точку 3. А угол наклона подпорной стенки β отсчитывается от вертикали, т.е. 90°-угол вытеснения грунта. Он выбирается так, чтобы площадь фронтальной проекции грунта над наклонной стенкой являлась равной площади фронтальной проекции корпуса. Выбор угла наклона стенки зависит от 2-х факторов:

1) Глубина вдавливания корпуса в грунт;

2) Угол наклона поверхности грунта.

Наклон поверхности грунта нам известен, мы находим этот угол простым промером глубин в месте швартовки. Глубина вдавливания – искомая величина. Чтобы найти ее мы принимаем угол наклона подпорной стенки β принимаем равным 67° (90°-23°).

Рисунок 2.1. Днище судна представлено в виде подпорной стенки.

Рисунок 2.2. Схема подпорной стенки.

Путем геометрического наложения формы поверхности морского дна и формы корпуса определяем угол наклона подпорной стенки.

Предполагается, что угол наклона подпорной стенки равен среднему значению между углом морского дна и носовой части корпуса.

После того как определили угол, переходим к расчету давления.

Давление определяется по формуле:

(2.1)

где:

– угол наклона вытесненного грунта;

- плотность грунта, принимается равной 17100 Н/м³.

Уравнение основано на формулах гидростатического строительства при переходе грунта в пластическое состояние. Переход грунта в пластическое состояние описывается моделью Кулона-Мора. В модели Кулона-Мора два параметра: ρ - угол внутреннего давления и с - сцепление. Значения сцепления и угла внутреннего трения мы берем из Приложения 1 СНиП 2.02.01-83 таблицы 1 [1].

Давление зависит от угла наклона подпорной стенки β. Угол отсчитывается от вертикали. Угол наклона подпорной стенки равен 90°– , интегрируется вдоль поверхности наклонной стенки, начиная с поверхности грунта. Чем больше угол β, тем больше давление Р.

Формула для определения давления имеет общий вид: