Modellazione e calcolo di un corpo galleggiante con RFEM

Trucchi e consigli

Per modellare e calcolare correttamente i corpi galleggianti (zattere speciali, pontoni, pontili galleggianti, draghe, case galleggianti, isole gonfiabili, gru galleggianti, houseboat ecc.) è necessario un calcolo a due livelli.

In prima fase, viene determinata la profondità di immersione del corpo galleggiante. Se la profondità di immersione è determinata correttamente, nel secondo stadio la pressione laterale dell'acqua può essere applicata fino alla linea di galleggiamento. Il galleggiamento del corpo galleggiante può essere considerato tramite un vincolo esterno elastico di superficie. La profondità di immersione e il galleggiamento sono linearmente correlate. Se un cubo con una lunghezza del bordo di 1 m è completamente immerso nell'acqua, crea una galleggiamento di 10 kN. Ciò significa che è necessario applicare un coefficiente del vincolo esterno elastico pari a c z= 10 kN/m³ sulla parte inferiore delle superfici.

Figura 01 - Vincolo esterno elastico di superficie

Ciò consente già di determinare la profondità di immersione corretta.

Figura 02 - Profondità di immersione del corpo galleggiante

Tuttavia, il prerequisito è che il corpo galleggiante ruoti appena e che le pareti laterali siano verticali.

Per ciascuna combinazione di carico, viene determinata prima la profondità di immersione. Successivamente, ad ogni combinazione di carico viene aggiunto un caso di carico aggiuntivo che contiene i carichi laterali corrispondenti. Nel nostro esempio, abbiamo creato una combinazione di carico CO 1 con carichi caratteristici. Una deformazione uZ = 308 mm si ottiene per i nodi 5 e 6, nonché uZ= 325 mm per i nodi 7 e 8. Per semplificare l'inserimento dei carichi, abbiamo creato i nodi di aiuto da 11 a 14 nelle posizioni appropriate.

Figura 03 - Nodo di aiuto per la linea di galleggiamento

I carichi d'acqua sono considerati carichi poligonali liberi e per motivi di chiarezza abbiamo selezionato solo una superficie per ogni carico. La direzione del carico è locale z. Ciò significa che il carico agisce perpendicolare alla superficie. La distribuzione del carico è lineare. Quindi, devono essere specificati tre valori di carico. Abbiamo sempre selezionato due punti sulla superficie dell'acqua dove il carico è zero e il terzo punto in una posizione più profonda, applicato con 3,25 kN/m² o rispettivamente 3,08 kN/m².

Figura 04 - Pressione dell'acqua

Per il calcolo della combinazione di carico è stata impostata un'analisi a grandi spostamenti a causa delle deformazioni relativamente elevate.

Figura 05 - Calcolo secondo l'analisi a grandi spostamenti

Parole chiave

corpo galleggiante zattera pontone casa galleggiante

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