CC BY
11
© C.B. Басакевич, 2012
УДК 622.258.3 C.B. Басакевич
АНАЛИЗ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЗРАССТРЕЛЬНОЙ АРМИРОВКИ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ КРЕПЛЕНИЯ
Выполнено математическое моделирование работы узлов крепления безрас-стрельной консольной и консольно-распорной армировки к монолитной бетонной крепи ствола в различных условиях. Ключевые слова: армирование, узел крепления, анкер.
При проведении моделирования методом конечных элементов исследовались и сравнивались две конструкции узлов крепления армировки: на анкерах, выдвинутых в ствол ствола (рис. 1, а); и на опорных кронштейнах (рис. 1, б), так как эти конструктивные решения получили наибольшее распространение на практике.
В соответствии с действующими требованиями конструкция узла крепления должна позволять производить регулирование положения несущего элемента в радиальной плоскости в пределах t=0 — 10 см (см. рис. 1). В первом случае это обеспечивается путем варьирования расстояния от опорной плиты, приваренной к несущему элементу, до стенки ствола; во втором изменяется положение несущего элемента относительно опорного кронштейна, установленного вплотную к крепи ствола на анкерах.
При проведении исследования были приняты следующие параметры поперечных сечений элементов конструкции армировки:
• консоли, горизонтальные и вертикальные распоры — коробчатое сечение из уголков 160х100х10 мм;
• анкера — толстостенная труба по ГОСТ 8734—75, диаметром 4 — 4,5 см, с толщиной стенки 1 см;
• опорные плиты с косынками, кронштейны — листовая сталь толщиной 1,5 — 3,0 см.
В результате расчета конечно-элементных моделей определялись все компоненты напряжений в рассмотренных элементах конструкции армировки, на основании которых вычислялись главные и эквивалентные напряжения в соответствии с 4 теорией прочности (Губер — Хенки — Мизес), получившей широкое распространение при исследовании металлов. Также путем анализа значений перемещений в узлах армировки, в месте крепления проводников, оценивалась жесткость конструкции при различных параметрах.
Анализ результатов расчетов консольной армировки показал, что варьирование расстояния между опорной плитой и крепью ствола не оказывает существенного влияния на напряженно-деформированное состояние в консоли, опорной плите и крепи ствола, однако изменяет картину распределения напряжений в анкерах. Ее оценка была произведена с помощью параметра Канк, определяемого из выражения
К _ ^ экв Канк ~ 0
/
к /
к 1 '
ь т
П)
б)
Рис. 1. Конструкции анкерных узлов крепления армировки: а — на анкерах, выдвинутых в ствол; б — на опорных кронштейнах; 1 — консоль; 2 — крепь ствола; 3 — анкера; 4 — плита кронштейна
К»
19 13
1.7
1.8 1.5 1.4 1.3 12 II
г
,_ _
Рис. 2. Зависимость Канк от величины отступа опорной плиты от стенки ствола
где ст 0экв — максимальные эквивалентные напряжения в анкерах при установке опорной плиты вплотную к
стенке ствола; ст 1экв — максимальные эквивалентные напряжения в анкерах при расстоянии t от опорной плиты до стенки ствола.
На рис. 2 представлен график зависимости Канк(£), полученный при исследовании консольной армировки.
Количественный анализ значений напряжений в анкерах показывает, что при значении t более 7 — 9 см, величины эквивалентных напряжений в анкерах превышает соответствующие значения в консоли и опорной плите, в связи с чем именно они определяет область применения конструкции.
Также было установлено, что при величине t =10 см наблюдается снижение жесткости конструкции в месте крепления проводника до 14 — 19 % в зависимости от ее геометрических размеров.
Аналогичные исследования были проведены при консольно-распорной конструкции армировки. Анализ данных показал, что при действии комплекса динамических нагрузок, передаваемых подъемным сосудом, напряжения в узлах крепления армировки распределяются неравномерно. Наиболее нагруженными являются узлы крепления боковых распоров. Количественный анализ показывает, что напряжения в анкерах узлов крепления консолей не принимают максимальных величин даже при наибольших отступах опорных плит. В тоже время при значениях t более 8 — 9 см значения эквивалентных напряжений в анкерах бокового распора определяют область применения конструкции. При величине t=10 см, происходит снижение жесткости консольно-распорных конструкций в месте крепления проводника на 3 — 7 %.
На основании проведенных исследований сделан вывод о том, что способ крепления безрасстрельной арми-ровки на анкерах, выдвинутых в ствол, может быть рекомендован только при величине отступа опорных плит от стенок ствола менее 5 см, что является недостаточным для практики.
В результате анализа напряженно-деформированного состояния арми-
10 11 I, см
ровки при креплении на кронштейнах установлено, что для обеспечения эффективного регулирования арми-ровки необходимо наличие определенной области контакта элемента, длиной Ь (см. рис. 1, 6), с горизонтальными плитами кронштейна при максимальном отступе элемента от стенки ствола. Необходимая длина, Ь, позволяющая не снизить область применения армировки и ее жесткость при максимальном отступе может быть определена по установленной зависимости:
Ь/1 = 0,12Ф/0'724, (1)
где 1 — длина элемента.
Для соблюдения условия (1) длина горизонтальных плит кронштейна должна быть не менее 20 — 25 см, что приводит к значительному увеличению металлоемкости узла крепления. С учетом этого был предположен
и исследован комбинированный вариант крепления консольно-распор-ной армировки, предусматривающий крепление наиболее нагруженного узла на опорном кронштейне, а менее нагруженного — на выдвинутых в ствол анкерах.
Полученные данные показали, что такое решение можно признать эффективным, т.к. при максимальном отступе консолей и распоров от стенки ствола не происходит снижения жесткости конструкции и уменьшения области ее определения, при соблюдении изложенных выше требований к опорному кронштейну.
Переход на комбинированное крепление элементов армировки позволить повысить технико-экономические показатели монтажных работ при необходимом запасе прочности конструкций, ггш
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Басакевич Сергей Владимирович — ассистент кафедры «Подземное, промышленное, гражданское строительство и строительные материалы», e-mail mspleschko@rambler.ru, Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института).
НОВОСТИ РБК -
РБК провел круглый стол «Инвестиционный потенциал платиноидов», в рамках которого обсуждались причины аномальной дешевизны платины относительно золота, падения цены платины, перспективы завершения спекулятивной игры на бирже, возможности роста инвестиционного спроса на платину и превращения ее в защитный финансовый инструмент, степень влияния на рынок платины финансовых проблем в ЕС. В связи с участием в круглом столе представителей «Норильского никеля» был поднят вопрос о планах ГМК по расширению присутствия в ЮАР для разведки и добычи платиноидов.
http://quote.rbc.ru/topnews/2012/04/18/33625607.html
