Сравнительный анализ затяжек, закрепленных по периметру и по двум сторонам




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Сравнительный анализ затяжек, закрепленных по периметру и по двум сторонам

Сравнительный анализ затяжек, закрепленных по периметру и по двум сторонам

31.08.2017


Анализ напряженно-деформированного состояния ограждения согласно выражениям (8.1)—(8.5) показывает, что величины распоров Hхп, Hуп и прогиба Wп достигают наибольших значений, когда сила приложена посередине. Для этого случая на рис. 8.6 изображены относительные величины
Hх = Hхп/Hх, Ну = Нуп/Ну, w = wп/w

в зависимости от относительной длины l = ly/lx при c = d, Ex = Eхп, Hх(l) = const, w(l) = const.
Построенные с помощью вычислений на ЭВМ графики (рис. 8.6) показывают, что закрепление композитной затяжки по всему периметру в сравнении с закреплением по двум противоположным сторонам позволяет снизить значения распоров и прогибов. В частности, при l=1 и Ex/Ey = 1 распор и прогиб снижаются соответственно в 1,59 и 1,26 раза.

Сравнение по несущей способности выполним из условия одинакового запаса прочности по осям х и у для начально-плоской затяжки, закрепленной по периметру. Такое условие обеспечивает одновременную потерю несущей способности по ортогональным направлениям.
Пренебрегая упругими прочностными свойствами полимерной матрицы, влиянием поперечной арматуры на свойства в продольном направлении и наоборот, а также составляющими усилий в волокнах по оси z, на основании теоремы суммирования и формул (8.1), (8.5), (8.6) получаем условие одинакового запаса прочности по осям x и y:

oхв, оув и Eхв, Eув — пределы прочности и модули упругости армирующих волокон по осям х, у соответственно.
Из формул (8.7)—(8.9) следует, что для наиболее опасного случая приложения нагрузки (сосредоточенной в центре) и при использовании композитного материала, подобного ВПР-10 (тип волокна, для которого Eхв=Eув и условно одинаковый запас прочности), соответствует квадратная затяжка:
l = 1

Коэффициент повышения несущей способности kн для затяжки, закрепленной по периметру, по сравнению с закрепленной по двум противоположным сторонам согласно формулам (8.1), (8.5) и (8.7) при условии Eх=Eхп и ох=охв (охв — предел прочности композита по оси х) равен

Из формулы (8.10) следует, что для случаев, соответствующих условиям
ах = ау, Eх = Ev, c = d,

несущая способность затяжки, закрепленной по периметру, в 2 раза выше, чем для закрепленной по двум противоположным сторонам. Например, затяжка размером 100x100 см из материала ВПР-10, будучи нагружена посередине, при закреплении по периметру выдерживает предельную нагрузку Pmax = 16 кН, а при закреплении по двум противоположным сторонам — только 8 кН.
Изложенный способ оценки напряженно-деформированного состояния композитной затяжки, закрепленной по контуру и нагруженной сосредоточенной силой, распространяется на случай действия любого вида нагрузки. Например, при распределенной нагрузке поверхность затяжки можно разбить на п малых прямоугольных элементов, а нагрузку в пределах каждого i-гo элемента привести к сосредоточенной силе Pi.
Приведенная в пределах каждого элемента нагрузка воспринимается взаимно перпендикулярными полосами, расположенными вдоль направления армирующих волокон, т. е. по осям х и у. Ширина этих полос равна величине стороны образующих ее прямоугольных элементов. Решение строится методом последовательных приближений. Вычисления показали, что эффективное первое приближение значений Pхп и Pуп дают формулы (8.5) и (8.6); при этом считается, что полосы, пересекающиеся под i-и силой, нагружаются только одной этой силой.
Оценочный расчет плоской без предварительного натяжения затяжки из применяемого на шахтах вязально-прошивного материала ВПР-10 размерами 100X100 см, нагруженной равномерным давлением 9,8 кПа, показал, что при достаточно больших размерах прямоугольных элементов (lx/3xly/3) величины максимальных распоров Hхп=Hуп и максимального прогиба wп(x=lx/2, y=ly/2) в затяжке, закрепленнай по контуру, меньше, чем при закреплении по двум сторонам, соответственно в 1,25 и 1,19 раза, а предельно воспринимаемая нагрузка выше в 1,44 раза. Предельное равномерное давление для рассматриваемой затяжки, закрепленной по двум сторонам, равно 136 кПа, при закреплении по периметру — 196 кПа.
Таким образом, разработанная методика позволяет оценивать напряженно-деформированное состояние и эффективность различных способов закрепления затяжек горных выработок из ортотропных композитных материалов при различных способах их нагружения и начального натяжения или провеса. Выполненный на основании этой методики теоретический анализ показал, что эффективность использования композитных полимерных материалов для затяжек горных выработок зависит от способа их закрепления.
Расчет на примере затяжек из материала ВПР-10 показал, что несущая способность может быть повышена почти в 1,5 раза, если ограждение закреплять не по двум противоположным сторонам, а по всему контуру.