Npdpk.ru

Стройжурнал НПДПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет динамической устойчивости откосов

Расчет устойчивости откосов. Управление состоянием и контроль динамики деформаций откосов

Курс содержит методики расчетов прочности и устойчивости, управления и контроля за состоянием бортов карьеров, уступов, отвалов, откосов дорожных, строительных и гидротехнических сооружений.

Для инженеров-проектировщиков, инженеров-строителей, инженеров дорожно-строительных предприятий, предприятий горной промышленности, проектных институтов.

  1. Физико-механические свойства пород, грунтов и методики их определения.
    • Геомеханические процессы и влияющие на них основные физические законы.
    • Виды деформации откосов. Анализ деформационных процессов на различных откосах. Оползни, обрушения, оплывины, просадки.
    • Механика грунтов. Сцепление в массиве и в образце. Угол внутреннего трения. Объемный вес и плотность. Учет свойств пород, их взаимодействие.
    • Технологии определения физико-механических свойств грунта, горных пород. Различия в методах оценки свойств скальных и рыхлых пород. Коэффициент структурного ослабления.
  2. Ключевая методика расчетов. Поиск источников обрушений.
    • Метод алгебраического сложения сил на криволинейной поверхности скольжения. Способы построения поверхности скольжения.
    • Распространенные схемы расчетов для однородного откоса. Использование компьютерных моделей породного массива в формате 3D для оценки устойчивости бортов и отвалов. Переход от 3-мерной модели свойств пород к 2-мерным методикам расчетов. Практические занятия по расчету устойчивости однородного откоса с применением MS Excel.
    • Расчет устойчивости для неоднородного откоса. Рекомендации к выбору коэффициента запаса устойчивости. Районирование откоса по физико-механическим свойствам пород. Розетка устойчивых углов. Практические занятия по расчету устойчивости неоднородного обводненного откоса (MS Excel).
  3. Управление состоянием откосов.
    • Влияние фактора времени. Скорость относительной деформации. Роль воды (статической и динамической) в нарушениях устойчивости. Планировка дна и откосов. Мероприятия по осушению карьеров.
    • Устойчивость рабочих уступов откоса и ширина призмы возможного оползания. Расчеты.
    • Противооползневые мероприятия. Применение укрепительных конструкций и сооружений, в том числе габеонов. Особенности повышения устойчивости ярусов отвала. Специальные технологии горных работ. Оперативные мероприятия по укреплению откосов, превентивные мероприятия.
  4. Особенности расчетов устойчивости отвалов.
    • Подошвенные и подподошвенные оползни. Расчет устойчивости отвала, нагруженного оборудованием.
    • Оценка устойчивости выработок в сложных условиях (повышенная сейсмическая активность, многолетняя мерзлота, наличие подземных вод).
    • Практические занятия по расчету устойчивости откоса отвала (дамбы, склада песка и т.п.) с учетом пригрузки механизмами с применением MS Excel.
  5. Влияние технологии работ на состояние бортов карьеров и отвалов. Геомеханика комбинированного способа ведения работ. Риски вертикальной деформации при наличии подземных видов работ. Опыт изучения геомеханических процессов при комбинированном способе разработки.
  6. Мониторинг и его виды.
    • Методика ведения геомеханического мониторинга. Современные методы контроля за состоянием устойчивости бортов откосов. Радарный мониторинг. Использование сканирующих устройств. Наблюдательная станция и систематический мониторинг.
    • Требования к наблюдениям. Интерпретация полученных результатов. Поиск участков, источников деформации. Контроль динамики деформаций.
  7. Практика анализа деформационных процессов на различных откосах в сложных условиях.
    • Опыт отработки карьера янтаря «Приморский» (воздействие поверхностных и подземных вод, песчано-глинистые породы)
    • Опыт проектирования карьеров месторождений «Удокан» и «Черногорское» (слоистость массива, температурный режим, вечная мерзлота, складирование сложных смесей).
  8. Необходимые изыскания для оценки устойчивости.
    • Схема работы со специализированными организациями. Рекомендации по составлению тех. задания и договорной работе. Меры по повышению ответственности проектировщиков и исполнителя.
    • Минимальный и рекомендуемый состав изысканий. Полевые и камеральные работы, выделение ИГЭ (инженерно-геологических элементов).
    • Основные нормативные документы.
    • Документальное оформление несоответствий в документации. Риски заказчика и способы их минимизации.
  9. Круглый стол. Обсуждение конкретных проблем участников.

Удостоверение о повышении квалификации в объеме 24 часов (лицензия № 3053 от 03.07.2017).

Для оформления удостоверения необходимо предоставить:

  • копию диплома о высшем или среднем профессиональном образовании (в случае получения диплома не в РФ, просим уточнить необходимость процедуры признания иностранного диплома в РФ по контактным телефонам или электронной почте)
  • копию документа, подтверждающего изменение фамилии (если менялась).

В пакет участника входит:

  • обучение по заявленной программе;
  • комплект информационно-справочных материалов;
  • кофе-брейки.

Посмотреть полную программу семинара и зарегистрироваться на него Вы можете на сайте.

Возможно корпоративное обучение (для сотрудников только Вашей компании) или специальные предложения для корпоративных клиентов.

Расчет устойчивости откоса по кругло цилиндрическим поверхностям скольжения.

Меры по увеличению устойчивости откосов

Если откос не устойчив, необходимо принимать меры по увеличению его устойчивости:

А- уположение откоса

Б- поддержание откоса подпорной стенкой

В- осушение грунтов откоса

Г- закрепление грунтов в откосе.

Методы расчета откосов

Во всех расчетах напряженное состояние полагается плоско деформированным, то есть рассматривается узкая полоса склона шириной 1 м, условия ее работы сохраняются для всего склона.
В этих методах поверхность скольжения считается известной заранее. При расчетах устойчивости склона или оползневого давления призма скольжения делится вертикальными линиями на ряд отсеков. Обычно отсеки принимаются такими, чтобы без потери точности можно было в их пределах принимать поверхность за плоскость, а очертание склона, действие внешних сил и т.п. практически однородными.
Рассматриваются условия равновесия i-го отсека (Рис. 1, Рис. 2, Рис. 3). Все внешние активные силы (вес грунта в отсеке, внешняя нагрузка и т.д.), действующие на i-й отсек, приводятся к равнодействующей Pi. Последнюю раскладываем в точке ее приложения на составляющие: нормальную PNi и касательную PQi к плоскости возможного сдвига отсека.

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Этот метод достаточно подробно рассмотрен в литературе и часто применяется на практике. Описание метода можно найти в книге Клейн Г.К. «Строительная механика сыпучих тел».

Рис.1. Схема расчета по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Предполагаем, что центр O и радиус кривизны R поверхности скольжения заранее известны. В этом методе силы взаимодействия между соседними отсеками не учитываются, опираясь на то, что сумма этих сил должна быть равна нулю, а суммарный момент от них относительно точки O невелик. Касательная сила от всех нагрузок PQi=Pisin αi является сдвигающей силой, вызывающей сползание откоса.
Сила сопротивления сдвигу сыпучего тела, находящегося за поверхностью скольжения (реакция), может быть представлена в виде суммы сил трения и сцепления:

где
Ni – нормальная реакция опоры.
si – длина дуги поверхности скольжения в пределах данного элемента i
φi– угол внутреннего трения в пределах дуги si
ci – удельное сцепление в пределах дуги si.

Из уравнения проекций всех сил на нормаль к площадке отсека получаем.

Второе уравнение проекций остается неудовлетворенным, так как силы взаимодействия между отсеками не рассматривается. Условие равновесия откосов сводится к уравнению моментов всех сил, действующих на сползающую призму, относительно центра O поверхности скольжения.

Учет сейсмического воздействия при расчете противооползневых удерживающих конструкций осуществляется добавлением к расчетным усилиям, так называемой сейсмической силы Qci. Сейсмическая сила Qci приближенно определяется как доля от веса массы грунта, которая претерпевает сейсмическое воздействие:

где
μ – коэффициент динамической сейсмичности, значения которого рекомендуется при расчете естественных склонов принимать по табл. 1. При расчете искусственных откосов (насыпи дорог, плотины т.д.) значения коэффициента из табл. 1 следует (приближенно) увеличивать в 1,5 раза.

Читать еще:  Крутизна откосов выемок для песка

Направление силы Qci рекомендуется считать наиболее неблагоприятным. В связи с этим будем принимать, что сейсмические силы в каждом отсеке оползневого блока направлены параллельно основанию отсека. Условие равновесия откосов сводится к уравнению моментов всех сил, действующих на сползающую призму, относительно центра O поверхности скольжения.

При этом силы сопротивления сдвигу уменьшены в k раз с учетом необходимости обеспечить определенный запас устойчивости откоса против разрушения.

Тогда коэффициент выражается:

Учитывая, что , окончательно получим::

55. Активное и пассивное давление грунтов на подпорные стены.

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 1181 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Расчет устойчивости природных склонов и откосов земляного полотна

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2012 в 17:36, реферат

Краткое описание

Степень устойчивости природных склонов (как с учетом земляного полотна, так и без него) должна оцениваться уже на предпроектной стадии ТЭО при выборе наиболее экономически и технически оправданного варианта проложения трассы.
Наиболее подробный расчет устойчивости склонов производится на стадии разработки технического проекта применительно к выбранному варианту расположения земляного полотна после получения достаточно полных данных по инженерно-геологическому строению склонов и физико-механическим свойствам грунтов.

Прикрепленные файлы: 1 файл

геотех.docx

Расчет устойчивости природных склонов и откосов земляного полотна

51. Степень устойчивости природных склонов (как с учетом земляного полотна, так и без него) должна оцениваться уже на предпроектной стадии ТЭО при выборе наиболее экономически и технически оправданного варианта проложения трассы.

Наиболее подробный расчет устойчивости склонов производится на стадии разработки технического проекта применительно к выбранному варианту расположения земляного полотна после получения достаточно полных данных по инженерно-геологическому строению склонов и физико-механическим свойствам грунтов.

52. Устойчивость природного склона следует рассчитывать прежде всего исходя из наиболее вероятной формы нарушения его устойчивости (скол при просадке, срез с вращением, оползень-поток и т.п.) и обязательно применительно ко всему природному склону, а не к его локальной части, расположенной в зоне возведения земляного полотна.

Для природного оползневого склона форма нарушения его устойчивости определяется наиболее просто по четким признакам, сопровождающим оползневую активность (стенки срыва, трещины растяжения, локальная заболоченность, валы выпирания и т.п.) и отделяющим оползневое тело от здоровой части склона.

В случае, когда склон устойчивый или условно-устойчивый и трудно заранее с достаточной достоверностью определить наиболее вероятную форму нарушения его устойчивости, следует исходить из предполагаемой в данном случае формы деформации, принимая во внимание особенности геологического строения толщи склона и факторы, связанные со строительством автомобильной дороги (подсечка, перегрузка, разгрузка и т.п.). При этом следует выполнять проверочные расчеты для нескольких возможных схем. Наиболее вероятной схемой будет та, которая дает минимальную величину коэффициента запаса устойчивости.

53. Устойчивость склонов следует рассчитывать по поперечнику, в котором наиболее неблагоприятно сочетаются такие факторы, как крутизна склона, наличие ослабленных зон, мощность смещающихся грунтов и т.п.

54. Устойчивость склонов и откосов рассчитывают по двум предельным состояниям (плоская задача):

а) по прочности (1-е предельное состояние);

б) по деформируемости (2-е предельное состояние).

55. Расчет устойчивости откосов и склонов по прочности сводится к определению коэффициента запаса устойчивости Кзап и сравнению его с требуемой величиной.

При этом коэффициент запаса устойчивости определяется как отношение суммы сил, удерживающих откос или склон в устойчивом состоянии, к сумме сил, нарушающих это состояние.

Для расчета суммарного воздействия удерживающих сил при оценке величины Кзап используются прочностные характеристики грунта, а именно: его сопротивляемость сдвигу, определяемая силами внутреннего трения грунта jw и общего структурного сцепления Cw .

56. Устойчивость откосов и склонов по деформируемости следует рассчитывать, если обеспечена их устойчивость по прочности (Кзап > 1), но есть опасность развития длительных деформаций ползучести во времени.

В этом случае дополнительно в качестве исходных характеристик грунта следует оценивать коэффициент динамической вязкости h.

57. Проверку устойчивости оползневых склонов по критериям деформируемости необходимо осуществлять особенно в тех случаях, когда угол внутреннего трения грунтов, слагающих склон, близок к нулю, а общее структурное сцепление обусловлено главным образом силами связности.

Расчет устойчивости оползневых склонов с фиксированной поверхностью скольжения

Расчет по прочности (1-е предельное состояние )

58. Для опенки устойчивости природных оползневых склонов с фиксированной поверхностью скольжения следует использовать метод горизонтальных сил (метод Маслова-Берера).

59. Степень устойчивости склона в этом случае оцениваемся коэффициентом запаса устойчивости, определяемым по формуле

T = H – R = Q[tga — tg(a — yp) ] (10)

T — часть распора, воспринимаемая трением и сцеплением грунта по поверхности скольжения;

H — распор (давление на стенку блока) при отсутствии в грунте между блоками сил трения и сцепления;

R — непогашенная (активная) часть распора;

yp — угол сопротивления сдвигу на поверхности скольжения при нормальном напряжении p от веса блока;

a — угол наклона поверхности скольжения расчетного блока к горизонту.

60. Расчет по методу горизонтальных сил выполняется в такой последовательности:

на основе анализа инженерно- геологических условий намечают наиболее вероятные поверхности скольжения (рис.1);

каждый из предполагаемых отсеков обрушения разбивается на отдельные блоки с таким расчетом, чтобы границы блоков соответствовали местам перелома поверхности скольжения и в пределах каждого блока на поверхности скольжения сохранялись постоянными значения сдвиговых характеристик грунта;

в пределах каждого расчетного блока графически или аналитически определяют силы активного давления, направление которых принимается горизонтальным. При графическом решении откладывают в масштабе вес блока Q, от середины поверхности скольжения в пределах рассматриваемого блока проводят нормаль к этой поверхности и графически определяют величину распора Н, который действует на стенку блока, при допущении, что трение между блоками отсутствует.

Аналитически величина Н выража ется формулой

Рис.1. Схема к оценке устойчивости склона по методу горизонтальных сил (метод Маслова-Берера)

Далее в сторону скольжения отсека откладывают угол сопротивления сдвигу:

где Fр — коэффициент сопротивления сдвигу.

Под этим углом проводят линию до пересечения с направлением силы Н, получают силу Е и силу Т.

При практическом использовании метода горизонтальных сил напряжение р определяют по «гидростатическому принципу»:

где gw — объемный вес грунта;

h — средняя высота расчетного блока.

Фильтрационное давление грунтовых вод Wфi учитывают в условиях плоской задачи по выражению

где Dв — объемный вес воды;

Ji — гидравлический градиент, действующий в пределах расчетного блока;

wi — площадь сечения выделенного расчетного блока.

Расчет по деформируемости (2-е предельное состояние)

61. Для оценки скорости смешения поверхности оползневого (рис.2) склона vo может быть использована формула

где h — мощность слоя смешения;

G — «мертвая» зона, характеризуемая постоянством скорости ползучести и представляющая собой блок породы, смещающийся на слое грунта мощностью (h — G);

gw — объемный вес грунта;

jw, Cc — угол внутреннего трения и структурное сцепление соответственно;

h — коэффициент динамической вязкости грунта.

Читать еще:  Приложение для autocad откосы

Рис.2. Схема к оценке скорости смещения поверхности оползневого массива

62. Мощность «мертвой» зоны зависит главным образом от величины структурного сцепления Сс и определяется по выражению

63. В случае, если оползневый склон в зоне активных подвижек сложен пластичными глинистыми грунтами, для которых jw = 0 и Сс = 0, то формула (15) упрощается и принимает следующий вид:

Оценка устойчивости насыпей на оползневых склонах

Расчет по прочности (1-е предельное состояние)

64. Для оценки устойчивости насыпей на оползневых склонах, имеющих фиксированную поверхность смещения, следует применять метод горизонтальных сил (метод Маслова-Берера), позволяющий определить величину Кзап.

65. Наличие насыпи на склоне не вносит принципиальных изменений в методику использования метода горизонтальных сил, поэтому все положения остаются в силе и могут быть применены и в этом случае.

Расчет по деформируемости (2-е предельное состояние )

66. Скорость деформирования контура насыпи на оползневом склоне (рис.3) следует рассчитывать по следующей зависимости:

где z, х — координаты точек контура насыпи;

v — скорость смещения грунтов оползневого склона;

в, с, h1, h2, k — геометрические характеристики насыпи;

fg — вес единицы объема грунта, дин, fg = q·gw ;

h — коэффициент динамической вязкости, пуаз.;

ф(τ) — интеграл вероятности, определяемый в соответствии с табл.1 приложения 2

Рис.3. Схема к расчету скорости деформирования контура насыпи на оползневом склоне

67. Скорость смещения оползневого склона v может быть оценена по формуле

где G — мощность (рис.4) «мертвой» зоны;

Q — нагрузка от веса насыпи;

a — угол наклона склона к горизонту;

h — мощность оползневого слоя грунта.

Мощность «мертвой» зоны определяется по формуле

Рис.4. Схема к оценке скорости смещения оползневого склона

Оценка общей устойчивости откосов насыпей автомобильных дорог

68. По известным значениям прочностных характеристик глинистых грунтов jw, Сw определяется мощность критического слоя грунта Нкр, эквивалентного величине раздавливающей нагрузки при одноосном сжатии

69. Далее определяется величина безразмерного параметра по формуле,

где h — высота откоса.

Очертание откоса земляного полотна строится в системе координат Z0Х (рис.5 ) по формуле

где l — параметр, зависящий от упруго-вязких свойств глинистого грунта;

ф(τ) — интеграл вероятности, определяемый по табл.1 приложения 2.

70. В зависимости от величины параметров n и l возм ожны три основных случая состояния откоса земляного полотна:

а) нарушение общей устойчивости откоса в результате потери прочности грунта (Кзап

Расчет устойчивости склона

Расчет устойчивости склона осуществляется различными методами, которые исходят из основного условия равновесия, определяющегося из схемы сил, действующие на склон.

Каковы бы ни были причины, вызывающие нарушение устойчивости склонов, в конечном счете движение горных масс происходит под действием силы тяжести. Следовательно, во многих случаях условия устойчивости склонов могут быть определены по правилам механики.Для расчетов устойчивости разработано много методов.Однако все эти методы исходят из основного условия равновесия , определяющегося из схемы сил, действующих на склон.

Рассмотрим какой либо склон и проведем секущую плоскость I-I ( рис-1). Примем, что сила тяжести отсеченной части равна Q.Сила тяжести действует вертикально и по отношению к плоскости I-I должна быть разложена на две силы :

касательную Т=Q sin α и нормальную N=Q cos α.

Сила Т вызывает смещение горной массы по плоскости I-I, а сила N создает силу трения Nf, препятствующую такому смещению. Кроме того, смещению препятствуют силы сцепления с, действующие в плоскости I-I по всей площади, равной F.

Если угол α примет значение αкр, соответствующее состоянию предельного равновесия, то можно составить уравнение предельного равновесия: Hf+cF-T=0 или T=Nf+cF; Полученные выражения могут быть преобразованы.Нормальное давление на единицу площади сдвига

σ=N/F=Q cos αкр/F;

Сдвигающее усилие на единицу площади сдвига τ=T/F=Qsin αкр/F. Критическое значение угла α, при котором наступает состояние предельного равновесия, называют углом сдвига ψ.С учетом сказанного уравнения предельного равновесия примут вид:

tgψ =tg φ +c/σ и τ=σ tg φ+c.(1.1)

Из полученных равенств видно, что угол сдвига ψ-величина переменная и зависит от величины нормального давления на поверхность сдвига. Следовательно, поверхность сдвига криволинейна и только при отсутствии в породе сил сцепления обратится в плоскость.Если в равенство (1.1) вместо величины ψ=αкр подставить какое-либо другое значение α, то можно построить ряд поверхностей, проходящих через подошву склона.

Рисунок-1. Схема сил, действующих по плоскости оползания

Очевидно, склоны , образованные поверхностями с углом α>αкр-неустойчивы.Следовательно, угол сдвига ψ=αкр может быть назван предельным или критическим углом устойчивости откоса , а соответствующая ему поверхность склона -предельной или критической поверхностью.

При определении устойчивости того или иного природного или искусственного склона могут встретитьсядве основные задачи: поверхность скольжения заранее известна и требуется только проверить устойчивость склона и поверхность скольжения неизвестна, требуется проверить устойчивость склона и, если это возможно, построить критическую поверхность скольжения.Во многих случаях применительно к одному же склону часто приходится решать обе задачи.

Проверка устойчивости склона с заранее известной поверхностью скольжения

У склонов консеквентного типа с падением слоев напластования согласно склону или покрытых делювиальным плащом поверхность скольжения известна заранее. Для проверки укстойчивости скольжения разбивается на ряд отсеков с размером, перепендикулярным плоскости чертежа, равным единице ( рисунок-2).Тогда сила тяжести каждого отсека на единицу длины будет равна его площади, умноженной на объемную силу тяжести породы и приложена в центре тяжести каждой площади.

Q=1Fϒоб

Продолжим линию действия силы Q до пересечения ее с поверхностью скольжения и разложим на нормальную и тангенциальную составляющие. Тогда очевидно, что N=Q cos α и Т=sin α, где α-угол наклона поверхности скольжения к горизонту в данной точке.Суммируя действие всех сил, получим значение коэффициента устойчивости, как частное от деления всех сил, удерживающих массив от сдвижения на сумму всех сил, вызывающих сдвижение:

η=(∑Nf+∑cl)/∑T=(∑Qcos α tgφ +∑cl/(∑Qsin α), (1)

где с-сила сцепления, т/м ²; l-участок дуги скольжения в пределах данного отсека, м; φ -угол внутреннего трения.При значениях η >1 склон устойчив и подвижки по контактному слою не будет,
при η 1, то откос устойчив.

Недостатком метода является его громоздкость, требуется много построений и вычислений. Кроме того, условные поверхности скольжения обязательно проводятся через подошву склона, что не всегда соответствует истине. Как уже указывалось в склонах детрузивного типа истинная поверхность скольжения проходит ниже подошвы склона, поэтому наряду с основным методом Феллениуса -Терцаги разработано много других упрощающих расчетно-графические операции и позволяющих использовать их при любых очертаниях поверхности скольжения. Изучение этих методов относится к механике грунтов и в данной статье не рассматриваются.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

Как задать нагрузки от оборудования в SCAD?

Часто при расчете зданий промышленного назначения или прочих специализированных конструкций следует учитывать воздействие от предполагаемой работы оборудования. Как учитывать нагрузки от оборудования в SCAD Office, будет рассказано в текущей статье.

Читать еще:  Откосы делать с профилями

  • Гармонические колебания в SCAD

Динамические нагрузки от действия таких машин (например, ветрогенераторы, станки, электродвигатели и т.д.) вместе с ударным воздействием задаются согласно исходным данным, которые оформлены в паспортах на каждый вид оборудования, приложенные к техническому заданию. В расчетных программах данные о воздействии оборудования задаются в формате гармонических колебаний. Напомню, что это такие колебания, при которых значение физического воздействия постоянно изменяется по гармонической закономерности, то есть по синусоиде или косинусоиде.

Создание загружения гармонических колебаний в SCAD

Рассмотрим в качестве примера установку ветрогенератора Whisper 200 (рис. 1) на опору антенную (башню) высотой Н=21 м (рис. 2). Это оборудование планируется размещать на верхней площадки башни. Данные, которые необходимы для расчета в SCAD в данном случае — масса общая, масса вращающихся частей, частота оборотов при пиковой нагрузке от воздействия ветра.

  • Рис. 1. Ветрогенератор Whisper 200
  • Рис. 2. Опора антенная Н=21 м

После того, как на башню назначены все основные внешние воздействия, в частности, ветровое, можно приступать к созданию нового динамического загружения — гармонические колебания. Находится эта настройка в списке «Прочие воздействия» (рис. 3). Так же как в случае с сейсмическим или ветровым пульсационным воздействиями (так как это все динамика) необходимо совершить сбор статических нагрузок в массы, в частности — собственный вес и полезная нагрузка, к которому массу работающего оборудования прибавлять не надо, так как это будет учтено при задании самого гармонического воздействия.

Коэффициенты преобразования статических нагрузок в массы таковы:

  • Постоянные — 1.0
  • Длительные — 1.0
  • Кратковременные — 0.35 (которые не имеют длительной части, например, ветер не засчитывается)
  • Снеговая — 0.7

Во вкладке настройки загружения (рис. 4) есть возможность выбора 3 методик проведения расчета:

  • Расчет с учетом пусковых резонансов — в случае рассмотрения ситуации разгона двигателя с 0 оборотов до заданной частоты.
  • Расчет на заданную частоту — в случае, если к моменту расчета оборудование уже в рабочем состоянии с рабочей частотой.
  • Расчет на заданную частоту с учетом возможной ошибки в определении собственных частот.
  • Рис. 3. Окно задания гармонических колебаний
  • Рис. 4. Окно настройки гармонических колебаний
  • Рис. 5. Созданное загружение

Так как ветрогенератор будет работать, начиная с воздействия ветра от 3.5 м/с, то в моменты штиля вращения не будет. Потому нужный вариант именно с учетом пусковых резонансов, вплоть до предельной частоты в 24 Гц. Число учитываемых частот колебаний определяется модальным анализом.

Круговая частота внешнего воздействия — скорость вращения двигателя, F, где f — частота вращения двигателя (об/сек):

После применения заданных исходных данных, в списке загружений появляется новое (рис. 5).

Задание инерционных характеристик динамического загружения

Нагрузки от оборудования в SCAD имеют заранее известные параметры. На этом этапе необходимо обозначить физические значения и расположение работающего оборудования на расчетной схеме, используя паспорта на устрйоства. Задавать такое воздействие нужно через кнопку «Параметры динамических нагрузок» (рис. 6) при активном созданном на предыдущем этапе динамическом загружении.

Ввод данных о гармонических колебаниях в SCAD

В новом окне выбрать «Гармонические колебания» и задать параметры воздействия:

  • X, Y, Z — направление действия гармонических колебаний.
  • Вес массы в узле — масса оборудования, создающего колебания. Как раз именно эта масса не входит в статическое загружение «Полезная нагрузка». Например, масса ветрогенератора Whisper 200 составляет немногим более 30 кг.
  • Величина амплитуды — значение, на которое происходит изменение массы оборудования. Амплитуда центробежной силы вычисляется по формуле согласно СП 413.1325800.2018. Расчет этого параметра представлен ниже.
  • Закон колебаний – закон работы, по sin или cos.
  • Сдвиг фазы (радиан) – значение сдвига фазы.
  • Рис. 6. Кнопка «Параметры динамических нагрузок»
  • Рис. 7. Окно задания характеристик гармонических колебаний

После введения всех данных (рис. 7), необходимо выбрать узел приложения на расчетной схеме и нажать «Ок». В дереве проекта, в режиме «Линейный расчет» во вкладке «Динамика» необходимо выбрать в управлении динамикой «Итерации подпространств».

Расчет нормативное значение амплитуды динамической нагрузки R

Нормативное значение амплитуды динамической нагрузки R, изменяющейся во времени по гармоническому закону, вычисляют по формуле:

  • m — масса возвратно-поступательно движущихся или вращающихся частей машины, вычисляемая по формуле.

  • G — номинальный вес возвратно-поступательно движущихся или вращающихся частей машины;
  • g — ускорение силы тяжести;
  • e — амплитуда перемещений центра масс, равная радиусу эксцентрика, половине хода в машинах с возвратно-поступательным движением массы, нормальному эксцентриситету вращающейся массы в ротационных машинах или нормальному приведенному эксцентриситету при сложном движении частей.

Эксцентриситеты и массу вращающихся частей (0,4 от массы машины) можно принять по приведенной ниже таблице из справочника от 1984 г. Приведенные эксцентриситеты можно определить согласно указаниям разделов 4, 5, 6, 10 и 12 «Инструкции по определению динамических нагрузок от машин, устанавливаемых на перекрытиях промышленных зданий от 1966 г.» В данном случае е принято 0,5 мм. Коэффициент надежности по нагрузке принят равный 1,4.

  • w — круговая частота вращения главного вала машины, рад/с, вычисляемая по формуле:

  • N — число оборотов главного вала машины в 1 мин.

Подставляя свои значения в формулы, полученное нормативное R переводится коэффициентами запаса в расчетное значение и указывается в окне на рис. 7. В конечном счете в расчетной схеме приложенное воздействие будет выглядеть так, как на рис. 8.

  • Рис. 8. Приложенная динамическая нагрузка с гармоническими колебаниями

Как определить тип динамической нагрузки?

Тип динамической нагрузки от оборудования определяется следующим образом:

  • Вес стационарного оборудования – длительная;
  • В пускоостановочном режиме – кратковременная;
  • Вызванные временной поломкой оборудования – особая.
  • Удар от падающего тела принимается как особая нагрузка.

Анализ нагрузки от оборудования в SCAD после расчета

Анализ результатов при решении задачи «Гармонические колебания» осуществляется в режиме «Печать таблиц»:

  1. В окне «Оформление результатов расчета» выбрать пункт «Динамика»;
  2. Далее необходимо нажать «Формирование документа» и «Просмотр результатов».

Выбрать из открывшихся четырех документов в формате «Блокнот» документ с индексом «.p11» с инерционными нагрузками. S1 и S2 – амплитуды синусоидальной и косинусоидальной составляющих суммарной силы.

При расчете на гармонические колебания каждая i-тая форма колебаний порождает пару инерционных сил – действительную и мнимую составляющую. Эта пара составляющих называется i-тым вариантом (S1 или S2).
Составляющие инерционных сил варианта не имеют физического толкования, но их использование в качестве статических загружений позволяет определить амплитудные значения перемещений, усилий и напряжений для этого варианта.

Расчетная амплитуда So суммарной силы определяется по формуле:

Результаты армирования и подбора элементов металлических конструкций проводятся аналогичным образом, как и при решении стандартной классической задачи.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector