(на примере мелкосидячей буровой установки в Баренцево море)
Ветровые нагрузки
Где: - плотность воздуха, кг/м3;
- скорость ветра, м/с;
-,безразмерный коэффициент лобового сопротивления (равняется 2,1 для длинной тонкой прямоугольной преграды);
S – площадь парусности, м2.
Нагрузки от течений
Где: - плотность воды морской, кг/м3;
- скорость течения, м/с;
-,безразмерный коэффициент, учитывающий форму преграды (равняется 0,7 для цилиндрических преград);
d – диаметр опор, м.
Волновые нагрузки
Где: - плотность воды морской, кг/м3;
и - горизонтальная скорость и ускорение частиц воды, вызванные волнением, м/с и м/с2;
и -,безразмерный коэффициенты скоростного и инерционного сопротивлений;
d – диаметр опор, м.
Где: - частота волны, с-1;
и - длина и период волны, м и с;
l – глубина моря.
Для определения коэффициентов сопротивления необходимо посчитать число Рейнольдса и Кулегана-Карпентера:
Где: -- кинематическая вязкость воды, м2/с.
Далее из графиков определяем коэффициенты сопротивления. = 0,82, =1,7.
Рисунок 1 – Значение коэффициента скоростного сопротивления от числа Рейнольдса для различных чисел K
Рисунок 2 – Значение коэффициента инерционного сопротивления от числа Рейнольдса для различных чисел K
Далее умножаем волновую нагрузку на количество опор.
Ледовые нагрузки
Где: hd- расчетная толщина льда, м;
- скорость ледяного поля, м/с; допускается принимать ее равной 3% значения скорости ветра 1%-й обеспеченности в период движения льда;
m-,безразмерный коэффициент, учитывающий форму опоры;
А – максимальная площадь ледяного поля 1%-й обеспеченности, м2;
, - коэффициенты, определяемые из таблицы 2 и 3;
|
Rc – нормативное сопротивление льда сжатию, Мпа;
-- половина угла заострения передней грани опоры в плане по уровню действия льда град; для опоры в виде многогранника или полуциркульного очертания необходимо принимать γ=70°.
Таблица 1 – Определение коэффициента m
Таблица 2 – Определение коэффициента kb
Таблица 3 – Определение коэффициента kv
Так как расчет ведется от ледовой нагрузки, то выбираем объект воздействия прямоугольник с шириной b, равной 40 м и толщиной льда 1.2 м. Тогда m=1, kb=1, kv=0,3.
Расчет прочности и устойчивости
Где: mкорп, mопор, mост - масса корпуса, опор и остальной части платформы, кг;
Vопор – объем всех опор, погруженных под уровень воды
f-,безразмерный коэффициент трения.
Расчет грунтового искусственного острова
Где: - возвышение гребня над расчетным уровнем воды м;
– сумма высоты наката для откосных сооружений и возвышения вершины волн 1%-й обеспеченности, м;
- высота ветрового наката, м;
- высота прилива, м;
а – запас высоты сооружения, принимаемый равным 0,1 .
Где: , , - коэффициенты, зависящие от размера шероховатости, угла наклона откоса к горизонту, угла между направлением волн и нормалью к откосу м;
– коэффициент, м;
- высота бегущей волны 1%-й обеспеченности, м;
Где: l- глубина моря, м;
L – длина разгона, м;
- коэффициент, принимаемый по формуле:
Отсюда:
В качестве крепления предлагаются железо-бетонные плиты.
Тогда:
Среднее значение заложения устойчивого подводного откоса острова определяют по формуле:
Массу отдельного элемента, соответствующую состоянию его предельного равновесия, определяют по формуле:
|
Где: l- глубина моря, м;
L – длина разгона, м;
- плотность блока