CC BY
0ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИФТОВЫХ СИСТЕМ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ: АНАЛИЗ И РАСЧЕТЫ
Назарова Матлюба Кудратовна
Доц.,
Олимхон Хондамир Осимхон угли
Ташкентский архитектурно-строительный университет,
(Узбекистан) https://doi.org/10.5281/zenodo.14040056
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Qabul qilindi: 25- Oktyabr 2024 yil Ma'qullandi: 28- Oktyabr 2024 yil Nashr qilindi: 31- Oktyabr 2024 yil
KEYWORDS
Globallashuv, "ommaviy
madaniyat", integratsiya, erkin axborot almashuvi, urf-odat, geosiyosat, axboro t xuruji.
В данной работе рассматриваются динамические характеристики лифтовых систем и их взаимодействие с сооружениями при сейсмических воздействиях. Проведены динамические расчеты, основанные на акценте на колебательных формах и частотах, соответствующих условиям резонанса. Результаты исследований представлены в виде таблиц, отражающих реакции системы на расчётные выборки акселерограмм, а также позволяют определить напряжения в опасных сечениях направляющих. Рассматриваются методики регулирования динамических
характеристик лифтов с целью минимизации резонансных процессов. Установлено, что использование программного комплекса, разработанного НПО "Лифтмаш", эффективно для анализа динамических воздействий и позволяет проводить расчеты для различных конструктивных решений, обеспечивая надежность лифтовых систем. Методика определения напряжений в сечениях направляющих
Введение: Сейсмические воздействия представляют собой серьезную угрозу для устойчивости и надежности строительных конструкций, особенно в контексте лифтовых систем, которые играют ключевую роль в обеспечении вертикального транспорта в современных зданиях. В условиях повышенной сейсмической активности необходимо учитывать динамические характеристики как самих зданий, так и лифтов, чтобы избежать резонансных процессов, которые могут привести к разрушению конструкций и повреждению оборудования.
В данной работе мы представляем результаты динамических расчетов, проведенных для оценки напряжений в сечениях направляющих лифтов при сейсмических воздействиях с интенсивностью 9 баллов. Основное внимание уделяется определению реакций системы на различные динамические воздействия, используя методику, основанную на акценте на собственные колебательные частоты и их соотношение с
параметрами лифтов. Также рассматриваются аспекты регулирования динамических характеристик лифтов, что имеет важное значение для повышения их устойчивости и безопасности в условиях сейсмических нагрузок.
Проведенные расчеты и анализ результатов показывают, что правильный выбор динамических характеристик и учет их влияния на систему «сооружение-лифты» позволяют существенно повысить надежность и безопасность эксплуатации лифтов в сейсмически активных районах. Данная работа предоставляет ценные рекомендации для проектировщиков и инженеров, работающих в области лифтового строительства и
сейсмической безопасности.
\-2 \-Л \ \ +1
±-*-*—
яш. яш шш.
И - 2 , И -1 , N , К +1 , N + 2
Рис. 1. расчетная схема направляющей.
Напряжение в сечениях направляющих на основе динамических расчетов,
проведенных в рис.1 при сейсмических воздействиях интенсивностью 9 баллов. Эти
расчеты были проведены на основе двух предпосылок.
1. Динамические характеристики сооружение (частоте собственных форм) близки
к параметру колебаний массы лифта и к доминирующим частотам
сейсмического воздействия, то есть, исследован весь возможный диапазон
изменений динамических характеристик системы сооружение-лифт.
Максимальные значения полученных реакций системы приведены в таблице 1.
2. Несмотря на многообразие конструктивных схем зданий, и сооружений, в
которых установлены лифты, известно, что частота низшей формы колебаний
сооружений не превышает 3^4 герц. Наиболее приемлемым способом
регулирования динамических характеристик лифта, т.е. избежать резонансных
процессов. В этом случае используются результаты, приведенные в таблице 2. В
этой таблице возможный диапазон низших частот сооружения принят не более
4 герц, а динамические характеристики массы лифта - не менее 7 герц.
Ниже на конкретном примере покажем порядок определения напряжений с
использованием результатов таблицы 1.
Таблица 1.
Реакция системы на воздействие расчетной выборки акселерограммы
Pi 2n Ко — при расчете на акселерограммы an-i Ro Q
7-25 Г-40 8-3 Г-52 8-5 Г-20 8-8 Г-10 8-6 Г-69
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1,0 4,292 6,529 4,522 2,110 2,790 1,416 1,535 4,049
2,0 9,692 18,382 17,229 12,468 5,640 4,072 3,527 12,687
3,0 12,860 16,183 25364 21,009 12,781 5,480 4,746 17,641
3,5 14,049 12,437 19,908 14,186 9,321 3,850 3,443 13,980
4,0 11,077 16,469 14,270 15,757 20,133 3,299 2,951 15,541
4,5 8,413, 17,398 31,500 14,421 14,589 8,806 7,698 17,264
5,0 8,459 22,170 19,809 21,662 7,537 7,299 6,528 15,927
5,5 7,653 22,280 21,383 9,500 6,680 7,680 6,869 13,499
6,0 7,875 18,564 27,070 13,228 4,053 9,063 8,107 14,158
7,0 7,350 10906 23,120 12,265 5,558 6,854 6,130 11,840
8,0 4,273 4,211 22,753 13,622 5,545 6,854 6,130 10,881
9,0 2,919 6,636 11,639 9,381 5,119 3,443 3,080 7,139
10,0 2,452 5,914 8,375 4,950 2,373 2,522 2,256 4,813
Например: Профиль №3, 1 = 300cm, Q = 5кН, е1 = 0,30.
А) Прогиб от единичной силы в соответствии с первым столбцом таблицы 1.
, 13 , 3003 Ô = 11,372 х 10-3 — = 11.372 х 10-3 х ————г = 0,2746 ст/кН EJX 111,8 х 104 '
Vcm= S хд = 1,3732
Б) Р4= ^ ^к= < != 26,728 рад/с 1,3732 г
I4 = 4,254с-1 2п
В) В соответствии с таблицей 5. = 16,416 (определено при помощи линейной
интерполяции)
R0 = 16,416 х 5 = 82,080 кН
R = R0 х К1 = 82,080 х 0,25 = 20,52 кН
Г) В соответствии с таблицей 2 максимальный относительный изгибающий
момент равен
M1*/Rl = 0.188055
Отсюда М1* = 0,188055 х 300 х 20,52 = 1157,67 кНст
В таблице 7 приведены результаты определения напряжений в различных сечениях, направляющих для различных ее профилей, шага крепления и массы
Д) Определим напряжении в опасном сечении
M 1157.67 кН
а = — = -= 86.393-- = 863.93МПа
Wx 13.4 cm2
Таблица 2.
Реакция системы 4 на воздействие расчетной выборки акселерограмм при
ограничениях
на динамические характеристики
Р2/2п,с-1 Акселерограмма Значение R0/Q при Р2/2п в с 1
1,0 2,0 2,5 3,0 4,0
1 2 3 4 5 6 7
7-25 Г-40 1,613 2,015 2,329 2,703 3,030
8-3 Г-52 2,598 2,122 3,141 2,599 3,295
8-5 Г-20 3,423 1,977 2,166 2,317 3,638
8-6 Г-10 1,896 2,276 2,370 3,057 3,960
7,0 8-6 Г-69 1,290 1,584 1,714 2,824 3,067
ап-1 0,853 0,257 0,516 0,274 0,397
0,796 0,230 0,461 0,245 0,355
Ro/Q 2,164 1,995 2,344 2,700 3,398
7-25 Г-40 1,510 1,927 2,832 2,328 2,780
8-3 Г-52 2,220 2,401 2,893 3,741 2,711
8-5 Г-20 2,304 1,899 1,816 2,512 2,803
8-6 Г-10 1,913 2,373 2,060 3,522 3,275
9,0 8-6 Г-69 1,321 1,269 1,902 2,306 3,432
ап-1 0,431 0,460 0,521 0,693 0,397
0,385 0,411 0,466 0,620 0,294
Ro/Q 1,854 1,974 2,301 2,882 3,000
7-25 Г-40 1,556 1,034 2,095 2,314 2,908
8-3 Г-52 2,208 2,519 2,591 2,616 3,309
8-5 Г-20 2,144 2,157 2,078 2,955 2,857
8-6 Г-10 1,701 2,425 2,529 2,723 3,559
11,0 8-6 Г-69 1,236 1,514 1,412 2,577 3,891
ап-1 0,407 0,435 0,472 0,233 0,438
0,364 0,384 0,422 0,208 0,391
Ro/Q 1,771 2,070 2,141 2,637 3,305
7-25 Г-40 1,760 2,322 2,415 2,975 2,630
8-3 Г-52 2,175 2,541 3,196 2,684 3,454
8-5 Г-20 2,342 2,292 2,429 2,584 3,006
8-6 Г-10 1,829 2,839 2,770 3,652 3,233
13,0 8-6 Г-69 1,090 1,538 2,194 3,342 4,218
ап-1 0,438 0,482 0,391 0,448 0,593
0,432 0,431 0,350 0,401 0,530
Ro/Q 1,839 2,306 2,601 3,047 3,308
7-25 Г-40 1,837 2,467 2,648 2,922 3,345
8-3 Г-52 2,267 2,385 3,607 4,125 3,128
8-5 Г-20 2,839 2,495 2,203 2,830 3,109
8-6 Г-10 1,952 2,744 2,165 3,674 4,006
15,0 8-6 Г-69 1,221 1,333 2,542 3,063 3,602
ап-1 0,593 0,549 0,553 0,556 0,375
0,531 0,491 0,495 0,498 0,335
Ro/Q 2,023 2,285 2,833 3,323 3,438
Таблица 3.
Определение напряжений в опасных сечениях нап равляющим
£ р4/2п,с 1 И0, кН И,кН М*. кН - ст а.МПа
1 2 3 4 5 6
Профиль направляющей №3
1 = 300ст Q = 2кН
0,30 6,727 24,950 6,238 351,898 262,61
1/3 6,405 26,438 6,609 388,154 286,67
0,40 6,028 28,186 7,046 431,219 321,81
0,50 5,946 28,173 7,043 422,084 314,99
0,60 6,386 26,526 6,632 354,469 264,66
2/3 7,055 23,680 5,960 277,166 206,84
Профиль направляющей №3
1 = 300ст д = 3,5кН
0,20 6,533 45,225 11,306 507,799 378,95
0,25 5,633 47,858 11,965 616,676 460,67
0,30 5,084 54,310 13,577 765,967 571,62
1/3 4,842 57,226 14,306 840,18 627,00
0,40 4,557 59,893 14,973 916,31 684,81
0,50 4,495 60,361 15,090 | 904,32 ^ 674,87
0,60 4,827 57,360 14,340 766,90 572,31
2/3 5,333 50,083 12,521 586,21 437,47
0,70 5,713 48,228 12,057 517,39 386,11
0,75 6,522 45,317 11,329 413,152 308,32
Профиль направляющей №3
1 = 200ст Q = 6 кН
1/3 6,794 73,909 18,477 723,416 539,86
0,40 6,394 79,472 19,868 810,567 604,90
0,50 6,306 80,687 20,172 805,901 601,42
0,60 6,773 74,191 18,548 661,277 493,49
Профиль направляющей №3
1 = 150ст Q = 14 кН
1/3 6,847 170,712 42,678 1253,18 935,21
0,40 6,444 183,795 45,949 1405,96 1049,21
0,50 6,3562 186,652 46,663 1398,21 1043,44
0,60 6,827 171,374 42,843 1145,62 854,94
Профиль направляющей №2
1 = 300ст Q = 6 кН
1/3 6,942 71,846 17,962 1054,838 334,87
0,40 6,533 77,529 19,382 1186,129 376,55
0,50 6,444 78,765 19,691 1180,061 374,62
0,60 6,921 72,133 18,033 964,405 306,16
Профиль направляющей №2
1 = 300ст Q = 10 кН
0,25 6,256 135,650 33,913 1747,89 554,89
0,30 5,647 136,925 34,231 1931,20 613,08
1/3 5,377 140,650 35,238 2069,41 656,96
0,40 6,061 156,320 39,080 2391,55 759,22
0,50 4,992 159,291 39,823 2386,50 757,62
0,60 5,361 141,725 35,431 1894,84 601,54
2/3 5,923 140,565 35,141 1645,26 522,30
0,70 6,345 133,590 33,389 1433,16 454,97
Профиль направляющей №2
1 = 150ст Q = 42 кН
0,40 6,985 498,78 124,695 3815,45 1211,25
0,50 6,889 508,07 127,018 3805,97 1208,24
Профиль направляющей №2
1 = 300ст Q = 15 кН
1/3 7,103 177,600 44,400 2607,50 362,15
0,40 6,684 188,557 47,139 2884,75 400,07
0,50 6,594 191,720 47,930 2872,34 398,94
0,60 7,082 177,600 44,400 2374,48 329,79
Таблица 4.
Изгибающие моменты в характерных сечениях направляющей при единичном грузе в
первом пролете.
£1 М1*/1И ^^ # \MJIR IV м2/т м3/ш
0,10 0,087347 -0,026527 0,007108 -0,001905
0,20 0,149711 -0,051446 0,013785 -0,003694
0,25 0,171800 -0,062801 0,016827 -0,004509
0,30 0,188055 -0,073150 0,019601 -0,005252
1/3 0,195758 -0,079392 0,021273 -0,005700
0,40 0,203988 -0,090031 0,024124 -0,006464
0,50 0,199759 -0,100481 0,026924 -0,007214
0,60 0,178265 -0,102892 0,027570 -0,007387
2/3 0,156062 -0,099240 0,026591 -0,007125
0,70 0,143039 -0,095658 0,025631 -0,006868
0,75 0,121559 -0,087921 0,023558 -0,006312
0,80 0,098265 -0,077169 0,020677 -0,005541
0,90 0,048763 -0,045819 0,012277 -0,003290
Как видно из таблицы, полученные напряжения значительно превосходят
допустимый уровень.
Для сравнения проведем расчет с использованием данных таблицы 2. поставив
целью задачи, определение напряжений при заданной массе лифта.
При анализе результатов таблицы 2. получено максимальное значение R0/Q =
3,718. Задаваясь допустимым значениям нормальных напряжениях направляющей
[а] = 273 МПа для стали 30 и Q = 10кН
Отсюда И = 3,718 ОД = 9.295кН
Где К1 = 0,25 - коэффициент надежности [20]
Динамические характеристики лифта, т.е. масса кабины (противовеса), жестокость направляющей в таблице 2 ограничены величиной р4/2п = 7 герц. Из этого условия определим допустимое значение шага крепления направляющей. Круговая частота
Р4 = 2хпх7 = 43,98 рад/с
Отсюда статистический прогиб направляющей под силой й равен
Аст = g 981 —г = ____-, = 0,507ст р42 43,982
Максимальный момент в направляющей (из таблица 4) возникает в сечении е1 = 0,4.
Соответствующий прогиб в этой точке по таблице 1 равен
А= 14,158 10-3— = 0,507 ст EJx
Отсюда при EJX = 111,8 104 кН ст2 (для направляющей № 3а)
1
1 1 Е]х х Аст = 158,8 ст
Q 14,158 10-3
Принимаем шаг креплений I = 150ст и определяем расчетные напряжения в направляющей.
Изгибающий момент при е1 = 0,4
М1* = 0,204 Ях1 = 0,204 х 9,259 х 150 = 284,43 кН ст Отсюда а = —= 28443 = 21,226Щ = 212,26 МПа < [а]
13,4 ст2 1 -1
В заключении следует, что комплекс программ, разработанный в НПО "Лифтмаш", позволяет провести расчеты для любых диапазонов динамических на эти характеристики, а также исследовать реакцию системы в случае определенности динамических характеристик при расчете конкретного сооружения.
Помимо этого, комплекс программ может быть использован при расчетах систем сооружение-лифт на динамические воздействие гармонического типа, импульсные
воздействие и т.д.
Выводы
В ходе исследования были выполнены расчеты и проведен анализ напряжений в направляющей системе лифта. Результаты расчетов, полученные на основе данных из
таблицы 3, показали значительное превышение допустимого уровня напряжений, что указывает на потенциальные проблемы с прочностью и безопасностью системы лифта.
Однако, альтернативные расчеты, проведенные с использованием данных из таблицы 1, позволили получить значения напряжений, которые находятся в пределах допустимых норм и удовлетворяют требованиям безопасности. Это говорит о том, что применение данных из таблицы 1 при проектировании и расчетах системы лифта позволяет достичь более надежных и безопасных параметров.
На основании полученных результатов можно рекомендовать использовать данные из таблицы 1 в дальнейших исследованиях и проектировании систем лифта. Это позволит обеспечить безопасную эксплуатацию лифта с учетом заданных параметров и допустимых напряжений в направляющей системе.
Таким образом, представленные результаты и выводы позволяют сделать важные практические рекомендации для разработчиков и инженеров, занимающихся проектированием систем лифтов. Применение данных из таблицы 1 обеспечивает более точные и надежные расчеты напряжений в направляющей, что в свою очередь способствует повышению безопасности и эффективности работы лифтовых систем.
Литература:
1. Измайлов Ю.А., Чуприна А.А. Поведение каменных зданий при Карпатском землетрясении // экспресс информация. Серия 14. Строительство и архитектура. -1987. - 5 8. - С. 27 - 31.
2. Инженерный анализ последствий землетрясений в Японии и США / Пер. с англ. Под ред. Быхованого. - М.: Госстройиздат, 1961.
3. Ионов А.А. Исследование вибраций пассажирских лифтов грузподъемностью 350 500 кг, и скоростью до 1 м/с // Труды ЦНКБ по лифтам / - М.: ЦНИИТЭстроймаш, - 1973. - С. 118 - 127.
4. Ионов А.А., Мирский Г.Г. Пути снижения вибрации пассажирских лифтов // Труды по литом / - М.: ЦНИИТЭстроймаш, - 1973. С. 93 - 99.
5. Корчинский И.Л., Поляков С.В., Биковский В.А. и др. Основы проектирования зданий в сейсмических районах. - М.: Гостройиздат 1961. - 319 с.
6. Лисицын Д.Ф. Расчет пружинных буферов для лифтов // Труды ЦНКБ по лифтам / -М.: ЦНИИТЭстроймаш 1973, - С. 31 - 41
7. Медведев С.В., Инженерная сейсмология. - М.: Гостройиздат, - 1962. - 284 с.
8. Милютин А.П. Динамика лифта на упругом основании // Труды ЦНКБ по литом/ - М.: ЦНИИТЭстроймаш, - 1973. - С. 69 - 75.
9. Милютин А.П. Динамика лифта на упругом основании // Труди ЦИКБ по лифтом / -М.: ЦНИИТЭстроймаш, - 1973. - С. 75-79.
10. Мирский Г.Г. Ловители резного торможения // Труды ЦНКБ по лифтам, / - М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1973, 0, 40 - 55.
11. Назарова М.К., Сигал Ф.Р., Погребинский И.М. Исследование воздействия Карпатского землетрясения 1986 г. на лифтовык сооружения в зданиях, построенных в Киеве // Экспресс-информация. Серия 14. Строительство и архитектура. 1987. - № 12. С. 32 - 34.
12. Назарова М.К., Мелибаев А.А. Исследование сейсмостойкости лифтовых установок // Тез. докл. конф. Ш научно-теореретич. И техн. профессоров,
преподавателей, аспирантов и науч. работников ТашПИ им. А.Р.Беруни. Ташкент: 1989. - С. 80.
13. Наварова М.К. Натурные испытания зданий повышенной этажности и лифтовых и лифтовых установок на динамические воздействия // Аххитектура и строительство Узбекистана. 1989.
14. Нара Т. Повышение сейсмостойкости у лифтов / Пер. с япон. журнала "Хитати херое". - М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1981. 22 с.
15. Ода К.. Окура М., Отоми С. О сейсмостойкости лифтов / Пер. сяон. " Мацубиси дэнки гихо". - М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1976. - 20 г.
16. Полковников В.С., Лобов Н.А., Грузинов Е.В. Монтаж и эксплуатация лифтов. - М.: Высшая школа, 1987. - 256 с.
17. Поляков С.В. Последствия сильных землетрясений. - М.: Стройиздат, • 1978. - 311 с.
18. Рассказовский В.Т. Основы физических методов определения сейсмических воздействий. - Ташкент: Фан, 1973.
19. Ржевский В.А., Сейдузова С.С. Спектральная сейсмическая сотрясаемость и расчет сооружений на сейсмостойкость. Инт-т физ. Земли АН СССР, - 1983, - № 1. - С. 22 - 30.
20. Румшинский Л.З., математическая обработка результатов эксперимента. / Справочное руководство. М.: Наука, - 1971.
21. Сигал Ф.Р., Назарова М.К. Математическое моделирование колебаний механических систем с упругими ограничениями на ЭВМ // ЭВМ в расчетах и практике проектирования объектов строительства: Сб. науч. Тр. - Ташкент: ТашПи им. Беруни. 1986. - С. 18-20.
22. Справочник по динамике сооружения / Под редакцией Коренева Б.Г., Рабиновича И.М. - М.: Стройиздат, 1972. 372.
23. Толмачев А.В., Мирский Г.Г., Зотов Б.С. Натурные исследования шума лифтового оборудования в зданиях // Труди ЦНКБ по лифтам/ - М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1973. С. 169 172.
