Una esfera hueca de hormigón con 30 m de diámetro interno está a 700 m debajo de la superficie del océano. ¿Qué tan gruesas deben ser las paredes para evitar fallas?

Consulte la página 14 de la presentación que ha vinculado. Dice que el grosor de la pared se basa en el requisito de mantener el peso de la esfera más alto que la fuerza de flotación, es decir, para garantizar que la esfera no flote.

En cuanto al grosor mínimo requerido para mantener la presión, hagamos un cálculo rápido:

Supuestos simplificadores:

  1. La presión es uniforme en todos los niveles (ignore el cambio sobre la altura de la esfera).
  2. 30m es el diámetro de la línea central de la esfera.
  3. El grosor de la pared es pequeño en relación con el diámetro.
  4. No hay refuerzo de acero en la pared de la esfera.
  5. Verificación de diseño según el Código de prácticas de la India IS: 456–2000.

Cálculos

Suponga que la densidad del agua de mar = 10.3 kN / m ^ 3

Presión de agua = 10.3 x 700 = 7210 kPa. = 7.21 MPa.

Asumiendo concreto C50 / 60, tensión directa permisible en concreto = 12 MPa, OK.

Ahora, la fuerza por unidad de longitud de la circunferencia de cualquier gran círculo de la esfera es:

F = p * r / 2

= 7210 x 15/2 = 54075 kN / m.

Espesor requerido = 54075/12000 = 4.5m.

Por lo tanto, el espesor de pared requerido es de 4,5 m. En caso de que si queremos reducir el grosor de la pared, tendremos que usar un concreto de mayor grado.

La esfera flotará.

La fuerza de flotación es casi 1.6 veces el peso de la esfera en caso de que suponga que la gravedad específica del concreto es 2.5.

Ahora suponga como se indica, si el grosor de la pared es de 3 m. El grado de concreto debe ser M65 (designación de estándares indios -> 65N / mm2) o superior si no se usa acero.

En caso de que se usara menos grado de concreto. Entonces tiene que ser un caparazón RCC para soportar la carga.

Se aplica presión a 90 grados en el área de superficie del objeto sumergido. Calculando la presión del fluido, debe considerar la densidad del fluido, la altura del fluido y la aceleración gravitacional; luego, a partir de los datos anteriores, se puede determinar la presión hidrostática y convertirla en fuerza considerando el área del objeto sumergido. Recuerde que para que todo lo que está diseñado no falle, la fuerza debe estar en equilibrio, en su caso, debe considerar un factor de seguridad justo, lo que significa que conoce la fuerza que ejerce el fluido sobre el objeto sobre el que realiza la prueba de falla. Su elección del material que desea utilizar garantiza que la fuerza de reacción ejercida por su estructura u objeto sea mayor que la ejercida por el agua.