CC BY
48
sensing devices.
Being high-precision sensing devices, particularly ADXL accelerometers permit to measure accelerations over the range i 5g to i 1,7g with threshold of sensitivity 5 -10 g [8].
However, in spite of high-precision performance, some errors can emerge measuring inclination angle and the angle of setting of deflector of controlled objects caused by setting inaccuracy of accelerometer transducers inclinometer case.
Algorithmic correction of measurement results is proposed i.e. in mathematical model of three-axis accelerometer transducer unit for inclinometer it is necessary to take into consideration misalignment of inclinometer sensitive axes with sensitive axes of three-axis micromechanical accelerometer unit.
The work deals with the development of mathematical model of inclinometer on the base of three-axis accelerometer transducer unit for control and orientation system of objects, in matrix and scalar view.
We have gained the formulas for inclination angle calculation and the calculation of the angle of deflector setting from sensing accelerometer devices signals taking into account the misalignment of inclinometer sensitive axis with sensitive axes of three-axis micromechanical accelerometer unit.
Calculation in mathematical model of instrumental error permits to increase accuracy measuring inclination angle and angle of deflector setting by far.
REFERENCES
1. Basaryigin Yu. M. Burenie neftyanyih i gazovyih skvazhin. uchebn. posobie dlya vuzov / Yu. M. Basaryigin, A. I. Bulatov, Yu. M. Proselkov - M. : OOO «Nedra-Biznestsentr», 2002. - 632 s.
2. Kovshov G. N. Inklinometryi (Osnovyi teorii i proektirovaniya) / G. N. Kovshov, R. I. Alimbekov, A. V. Zhiber - Ufa: Gilem, 1998. - 380 s.
3. Kovshov G. N. Priboryi kontrolya prostranstvennoy orientatsii skvazhin pri burenii / G. N. Kovshov, G. Yu. Kolovertnov - Ufa: Izdatelstvo UGNTU, 2001— 228 s.
4. Markeev A. P. Teoreticheskaya mehanika. Uchebnik dlya universitetov. - M: CheRo -1999. - 572 s.
5. Pat. Ukraine 91315, MKI G 01 B 11/26 G 01 P21/00 SposIb vistavlennya osey chutlivosti akselerometriv. / O. M. Bezvesilna, Yu. O. Podchashinskiy, S. S. Tkachenko, A. A. Ostapchuk, Zh. M. Kondratyuk, Yu. V. Kirichuk (Ukraine) ; zayavitel i patentoobladatel Zhitomirskiy derzhavniy tehnologIchniy universitet. - № 200911277 ; zayavl. 06.11.2009 ; opubl. 12.07.2010. Byul. № 13. - 4 s.
6. Doscher J. Accelerometr Design and Applications. [Электронный ресурс]: Analog Devices. - 1998. - Режим доступа: http://www.analog.com
7. The Evolution of Three-Axis MEMS Inertial Sensor Packaging - Size Does Matter! [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.i-micronews.com/news/Evolution-Three-Axis-MEMS-Inertial-SensorPackaging—Size,3515.html.
8. ADXL103/203. Precision ±1,7 g, ±5 g, ±18 g Single-/Dual-Axis iMems Accelerometer [Электронный ресурс]: Analog Devices, Inc. - 2004-2014.- Режим доступа: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADXL103_203.pdf.
УДК 624.046.2
ЩОДО МОЖЛИВОСТ1 ВИКОРИСТАННЯ СПРОЩЕНИХ МЕТОДИК РОЗРАХУНК1В ПРИ ВИЗНАЧЕНН1 НЕСУЧО1 ЗДАТНОСТ1 ПЕРЕР1З1В ЗАЛ1ЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТ1В
Д. М. Зезюков, к. т. н., доц.
Ключовi слова: нормативм документи, зал1зобетонт елементи, граничт моменти.
Постановка проблеми та аналiз публжщш. При виконанш розрахунюв, проектувальники користуються певними правилами застосування, що е загальноприйнятими методами вщповщними принципам i вщповщають ix вимогам. У цьому випадку повинно бути допустимо
використання альтернативних (спрощених) методик проектування, якщо можна довести, що вони зiставленi вiдповiдним принципам i забезпечують не меншу ступiнь безпеки, мщносп i зручностi експлуатацiï, шж методики, пропонованi чинними нормативними документами. До цього питання слщ тдходити з обережнiстю. Вузька iнтерпретацiя uieï вимоги не заохочуе використання альтернативних методик. Е^валентшсть можна розумiти бшьш широко, як достатнiсть ступеню безпеки, мщносп i зручностi експлуатацiï для виконання конструкцiями своïх функцiй. Якщо трактувати питання таким чином, то Сврокод, на основi якого складено вступивший в дда ДБН В.2.6- 98 : 2009, дозволяе використовувати досить значну частину методик з нормативних документiв дiючих на територи колишнього пост- радянського простору, оскшьки основнi принципи в значнiй мiрi сходяться. Слiд також зазначити, що при використанш будьякоï альтернативноï методики вже не можна вважати, що проектування виконано в повнш вщповщносп з ДБН В.2.6- 98 : 2009, однак регулюючi оргашзацп, при проведенш повiрок, зазвичай користуються спрощеною методикою колишнiх, перевiрених, нормативних документ.
Мета статть Шляхом зiставлення граничних моментов в перерiзi залiзобетонного елемента в зош чистого згину, отриманих шляхом використання методик розрахунку викладених у деяких нормативних документах, виявити вщмшносп мiж застосуванням нацiонального нормативного документа ДБН В.2.6-98 : 2009 з можливютю використання спрощених методик на стадп попереднього проектування.
Виклад матерiалу. Як приклад, була розглянута залiзобетонна балка перерiзом ЬхЬ=400х300мм. Клас бетону прийнятий при розрахунках - С20/25, з розрахунковими характеристиками fcd = 14.5 МПа; Ecm = 30-103 МПа. Клас арматури А500С, з розрахунковими
характеристиками fyd = 435 МПа; Ecm = 20 • 105 МПа. Захисний шар бетону для розтягнуто1' i
стиснуто1' арматури прийнятий рiвним 40 мм. З розрахунку просторового каркасу житлового будинку, з сггкою колон 6х6 м, з урахуванням вшх можливих комбшацш навантажень, в програмному комплексi S CAD Office 11.3 було пщбрано теоретичне армування. Площа перерiзу розтягнуто1' арматури склала As=3.77 см2 , площа стиснуто1' арматури - As =2.26 см2.
Виходячи з отриманого армування для перетину балки в прольоп, було виконано ряд розрахунюв з використанням, як впчизняних норм проектування, так i зарубiжних, для зютавлення граничних моментiв в перерiзi.
Розрахунки з визначення несучо1' здатностi перетишв були виконанi за наступними нормативним документам i правилам:
1) Технические условия и нормы проектирования и возведения железобетонных сооружений, 1926 г;
2) Перюд до виходу СНиП II-B.1-62* (1932-1955 г.г.);
3) СНиП II-B.1-62* «Бетонные и железобетонные конструкции» 1962 г.;
4) СНиП II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции» 1975 г.;
5) СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» 1984 г.;
6) СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» 2003 г.;
7) СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции» 2002 г.;
8) EN 1992-1-1 «Design of concrete structures» 1992;
9) ДБН B.2.6-98:2009 «Бетонш та залiзобетоннi конструкци. Основш положення» 2009 р.
Таблиця 1
Граничм моменти в nepepi3i зал1зобетонного елемента в 30Hi чистого згину визначет за деякими нормативними документами
Нормативний документ Розрахункове армування As/As', 2 см Граничний момент, MRd (т-м) Вщносна рiзниця, (%)
Технические условия и нормы проектирования и возведения железобетонных сооружений, 1926г. 3.77/2.26 5.13 92.3
Период 1932-1955г.г. 5.58 100.4
СНиП 11-В.1-62* 5.67 102.0
СНиП 11-21-75 5.56 100
СНиП 2.03.01-84* 5.56 100
СП 52-101-2003 5.56 100
СНБ 5.03.01-02 5.55 99.8
БК 1992-1-1 5.35 96.2
ДБН В.2.6-98:2009 5.62 101.1
З таблиц 1 видно, що вщмшнють мiж граничними моментами визначеними за нащональними нормами та вищеперелiченими (нинi чинним) нормами Роси, Бiлорусi та Евросоюзу, не перевищуе 5% у бш зменшення граничних значень.
Про нелшшний розрахунок елементiв. Нелiнiйний розрахунок заснований на використанш нелiнiйних деформацiй, до яких схильш залiзобетоннi елементи. Цей метод рщко використовуеться на практищ зважаючи на свою складнiсть. Для нелшшного розрахунку потрiбна наявнiсть комп'ютера i iнформацiя про арматуру по всш довжинi конструкций Цей метод може виявитися корисним при ощнщ мiцностi перетинiв вже готово! конструкцп або у разi, якщо необидно переконатися в надшносп багаторазово використовуваних однотипних конструкцiй (у тому числ^ переднапружених з натягом арматури на упори).
Нелшшний метод розрахунку передбачае визначення пластичних шарнiрiв, який включае розрахунки поворотiв у шарнiрах. У рамках даного методу вщмова досягаеться, коли:
1) у пластичному шарнiрi вщзначаеться граничний поворот;
2) кшьюсть пластичних шарнiрiв перетворюе конструкцiю на мехашзм.
Пластичний шарнiр утворюеться, коли сталь досягае межi текучостi.
Розглянемо пролгт нерозрiзноl балки, що зображено на рисунку 1 . Для визначення граничного стану з несучо! здатносп необидно виконати наступи розрахунковi заходи:
1. Знаючи властивостi арматури, розмiри перерiзу i клас бетону, обчислюють моменти Мук в перетинах А i В. Мук - згинальний момент при напрузi в арматурi /ук . Обчислюють також момент Мус1 з використанням коефщенпв надшносп.
2. Визначають навантаження, яке викликае пружш згинальнi моменти, рiвнi Мук в перетинах А i Б.
3. Поетапно збiльшують навантаження та розраховують на кожному еташ наступне:
а) кут повороту шарнiрiв у перетинах А i Б, шдсумовуючи кривизни балки мiж шаршрами (для цього необидно розбити балку на кшька частин. Кривизна в кожнш частинi визначаеться за формулою (5.18) [2], яка вщповщае формулi (7.18) з [3]):
а = + (1 - - а,,
де: а - деформацшна характеристика, що розглядаеться, наприклад, деформащя, кривизна або поворот.; а11, а1 - параметри, обчисленi для стану «без трщин» та «з трiщинами» вiдповiдно; коефiцiент розподiлу (враховуе зниження жорсткостi у перерiзi при
розтягу);
б ) згинальний момент у перерiзi В;
с ) деформаци сталi та бетону в перетинах А , Б i В.
4. Порiвнюють кут повороту в перетинах А i Б з граничним кутом поворота.
5 . Вщмова виникае тод^ коли в перетинах А i Б буде досягнуто граничний кут повороту або коли у перерiзi В виникае момент Мук.
6 . Розраховують навантаження, яке вщповщае стану «вщмови», визначеному вище.
б)
Рис. 1. Схема для налгзу пластичних деформацШ нерозр1зног балки: а) пружт моменти при формуванм першого шармра в А 7 Б; б) обертання в на першому шартр17з збыъшенням
навантаження
Треба вщзначити, що розрахунок кутов повороту виконусться на mдставi середнiх значень механiчних характеристик, а мщшсть - на пiдставi розрахункових величин, тобто з використанням коефщотпв надiйностi.
Зазначенi процедури наведенi для того, щоб проiлюструвати етапи розрахунюв на вiдносно простому прикладi. Необхщно розумiти, що розрахунок багатопролнно! балки виявиться досить складним, навiть при використанш комп'ютера. Крiм того, в ходi розрахунку необидно враховувати ряд граничних умов. З цих причин даний метод рщко використовуеться на практищ, частiше замiсть нього застосовують розрахунки з урахуванням перерозподiлу граничних моменпв внаслiдок пластичних деформацiй.
Щодо особливостей розрахунку залiзобетонних елементiв по нормальним перетинам за нормами [1].
Вщповщно до п.4.2[2], несуча здатшсть залiзобетонного елементу прямокутного перерiзу на дда згинального моменту визначена за формулами (4.3, 4.4) [2].
Система двох нелшшних алгебра1чних рiвнянь(4.3, 4.4) [2] з двома невщомими розв'язуються пiдбором з контролем критерив вичерпання несучо! здатностi на кожному крощ розрахункiв. Для оцiнки напружено-деформованого стану розрахункового перерiзу використовуеться деформацiйний метод.
За результатами ршення систем рiвнянь (4.3, 4.4) [2] будуеться дiаграма «момент -кривизна». Найбiльша величина зафшсована на цiй дiаграмi i приймаються за несучу здатнiсть.
Висновок. Зазначений в [1] та [2] розрахунок нормальних перетишв залiзобетонних елеменпв за деформацiйним методом не е важким, але потребуе тривалого часу для розв'язання простих задач. Порiвняно до чинних норм Роси, Бшорус та Евросоюзу, результат визначення несучо! здатносп по нормальним перетинам не перевищуе 5% у бiк зменшення граничних значень, при цьому та ж рiзниця мiж скасованими нормами СНиП 2.03.01-84*та [1] складае до 2%. Виходячи з отриманих даних, для виконання приблизних розрахункiв на стади попереднього проектування, достатньо скористатися легкою та перевiреною часом методикою, з подальшим уточненням результатiв за [1] при детальних розрахунках.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Конструкци будинкiв i споруд. Бетоннi та залiзобетоннi конструкци. Основнi положення проектування: ДБН В.2.6-98:2009. - Офiц.вид.- К. : Мщегюнбуд Укра!ни, 2009. - 71 с. -^блютека офiцiйних видань)
2. Конструкци будинюв i споруд. Бетоннi та затзобетонш конструкци з важкого бетону. Правила проектування: ДСТУ Б В.2.6-156: 2010. - Офiц.вид.- К. : Мщепонбуд Укра1ни, 2010. - 170 с. - ^блютека офiцiйних видань)
3. Eurocode 2: Design of concrete structures. General rules and rules for buildings: ENV 1992-12.- Brussels, 2001. - 52 p.
SUMMARY
While implementation of calculations, designers use the certain rules of application, that are the generally accepted methods. There must be possibly the use of the simplified design techniques in this case, if it is possible to prove that they are confronted to corresponding principles and provide the degree of safety and durability not less, than methodologies offered by operating normative documents. Eurocode on the basis of which DBN V.2.6- 98: 2009 was made, allows to use considerable part of methodologies from the normative documents operating on the territory of former post-soviet territory, as their basic principles correspond largely. During the use of any alternative methodology it is already impossible to consider, that planning is executed in complete accordance with DBN V.2.6- 98: 2009, however regulative organizations, during realization of calculations, usually use the simplified methodology of the former, tested, normative documents.
By comparison of maximum moments in the cut of reinforce-concrete element in the zone of clear bend, which were received with the help of using of methodologies of calculation which were used in some normative documents, it is necessary to educe differences between application of national normative document of DBN V.2.6- 98: 2009 with possibility of the use of the simplified methodologies on the stage of the previous planning.
Marked in DBN V.2.6- 98: 2009 the calculation of the normal crossing of reinforce-concrete elements according to the deformation method is not difficult, but needs a lot of time for the decision of simple tasks. Comparatively with the operating norms of Russia, Belarus and European Union, the result of determination of bearing strength of the normal crossing does not exceed 5% toward the reduction of maximum values, while the same difference between the cancelled norms of SNiP 2.03.01-84* is 2%. Coming from the obtained data, for implementation of approximate calculations on the stage of the previous planning, it is enough to take advantage of easy and tested methodology, with further clarification of results at the detailed calculations.
REFERENCES
1. Konstrukcii' budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstrukcii'. Osnovni polozhennja proektuvannja: DBN V.2.6-98:2009. - Ofic.vyd.- K. : Minregionbud Ukrai'ny, 2009. - 71 s. -(Biblioteka oficijnyh vydan')
2. Konstrukcii' budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstrukcii' z vazhkogo betonu. Pravyla proektuvannja: DSTU B V.2.6-156: 2010. - Ofic.vyd.- K. : Minregionbud Ukrai'ny, 2010. -170 s. - (Biblioteka oficijnyh vydan')
3. Eurocode 2: Design of concrete structures. General rules and rules for buildings: ENV 1992-12.- Brussels, 2001. - 52 p.
УДК 674.047.3
ВИЗНАЧЕННЯ РАЦЮНАЛЬНОГО РЕЖИМУ СУШ1ННЯ ДЕРЕВИНИ З ВИКОРИСТАННЯМ АДАПТИВНО!, РЕГРЕС1ЙНО1 МОДЕЛ1
В. С. Ткачов, к. т. н.; доц., С. К. Юрков, асс., В. Ю. Юркова, маг.
Ключовi слова: суштня деревини, адаптивна, регрестна модель, пасивний експеримент Постановка проблеми. Кон'юнктура ринюв останшми роками демонструе стшке зростання попиту на деревину. Не дивлячись на новгтш розробки штучних замшниюв, деревина залишиться основним матерiалом в будiвництвi, виробнищга меблiв i шших галузях.
Аналiз публжацш. В даний час сушшня деревини в Укра!ш мае необхщшсть в модершзаци технолопчного обладнання i особливо засобiв автоматичного контролю i управлшня. З кожним роком електроенерпя дорожчае, а тому питання економiчного його використання сьогодш дуже актуальна Частково !х виршення бере на себе сучасна автоматика.
