Состав и требования к объему исходных данных для расчета . гофрированных конструкций по МКЭ (стр. 2 )

ПРОЦЕДУРА ПОСТРОЕНИЯ КРАТКОВРЕМЕННОГО ПРОЦЕССА

1. Для построения кратковременного процесса целесообразно использование моделей в виде суперпозиции «n» затухающих синусоид (n=2-3). Для этого рекомендуется следующее представление велосиграммы сейсмического воздействия:

(П.5.1)

где n – число учитываемых гармоник (n =2,3);

Ai – амплитуда колебаний основания i-ой синусоиды;

ei – параметр, характеризующий затухание i-ой синусоиды;

wi – частота колебаний основания i-ой синусоиды.

2. При этом выражения для ускорений и перемещений принимают следующий вид:

, (П.5.2)

, (П.5.3)

3. Частота первой синусоиды w1 – принимается равной преобладающей частоте воздействия, а при отсутствии информации о воздействии – частоте основного тона колебаний здания или сооружения.

4. Частота второй синусоиды w2 – принимается равной частоте основного тона колебаний здания, сооружения, если w1 равна преобладающей частоте воздействия. В противном случае, частота w2 принимается равной наиболее неблагоприятной для рассматриваемого здания, сооружения.

5. Частота третьей синусоиды w3 – принимается равной дополнительной характерной частоте колебаний здания или сооружения (например, по второй форме) или одного из его элементов.

6. При расчете сейсмоизолированных зданий с демпферами сухого трения в качестве w2 может приниматься частота основного тона колебаний сейсмоизолированной системы с открытым демпфером сухого трения, а в качестве w3 – частота основного тона колебаний сейсмоизолированной системы с закрытым демпфером сухого трения.

7. Искомые величины Ai и ei определяются, исходя из двух групп условий, приведенных ниже.

8. Первая группа условий – условия неравенства:

1)  Ограничение скорости в конце землетрясения:

Vt >t < d (П.5.4)

где d - малая величина, (d = 0.0001 м/с), t - рекомендуется принимать по формуле П.5.8.

2). Ограничение остаточных смещений на модельной сейсмограмме производится по формуле

(П.5.5)

3). Распределение энергии между составляющими процесса осуществляется по следующей формуле:

, (П.5.6)

где (П.5.7)

; ; ;

4). Обеспечение минимальной длительности процесса

, (П.5.8)

где А = 0.75; В = 5 с;– преобладающий период землетрясения,

Тз = .

9. Вторая группа условий – условия-равенства:

1). Равенство нулю ускорений системы в начальный момент времени (t=0).

= 0 (П.5.9)

2). Учет Арасч от преобладающего периода землетрясения Тз по рекомендациям приложения 6

3). Обеспечение соотношения между максимумами перемещений, скоростей и ускорений:

(П.5.10)

где r= 4.07, c = 0.54.

4). Условие-равенство корня из модифицированной интенсивности воздействия по Ариасу равно:

, (П.5.11)

где = 0.367015

= 0.0886 - cреднеквадратическое отклонение величины от его среднего значения .

5). Коэффициент динамики b для расчета сооружений при значении периода Т, равном периоду сооружений Тс, должен совпадать с нормативным значением коэффициента динамики b0:

b(Тс) = b0, (П.5.12)

где Тс = , - частота основного тона колебаний сооружения.

10. Из приведенных условий-равенств точно выполняется только равенство (П.5.9), определяющее связь между амплитудами . Остальные условия-равенства выполняются приближенно с использованием метода наименьших квадратов. Для этих условий вычисляется средневзвешенная погрешность:

m = m1P1 + m2P2 + m3P3 + m4P4 (П.5.13)

Где P1, P2, P3, P4 – весовые коэффициенты ( Р1 + Р2 + Р3 + Р4 = 1). Погрешность, соответствующая первому условию-равенству (П. Г.8), в связи с вышесказанным равна нулю.

Для каждой пятерки искомых параметров (А1, А3, e1, e2, e3 при n=3) вычисляется погрешность:

; (П.5.14)

; (П.5.15)

; (П.5.16)

(П.5.17)

Из всех просмотренных пятерок параметров выбирается та, для которой погрешность минимальна.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

(справочное)

РАСЧЕТ ОСАДОК ТРУБ И НАЗНАЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНОГО ПОДЪЕМА

Расчет осадок труб для точек под осью насыпи следует производить» по графику (рис. 1), определяя расчетную осадку Sp по формуле

(П.6.1)

где ST—осадка основания при модуле деформации грунта Е=100 кгс/см2 (см. рис. П.3.1).

Исходными параметрами для расчета осадок должны быть: модуль деформации, объемная масса грунта и мощность геологических слоев в основании, высота насыпи.

Осадка труб на многослойном основании рассчитывается путем суммирования осадок в пределах каждого слоя.

Расчетную осадку Sp под осью насыпи следует сравнить с предель­но допустимой осадкой Sд, определяемой по формуле

Sд =0,5 Sp+0,75iL (П.6.2)

где iL—разница отметок лотка трубы на входе и выходе (i—уклон, L— длина трубы).

П р и м е ч а н и е. Формула применима для уклонов труб до 0,05, предусмотренных в п. 1.7 настоящей Инструкции.

В случае, если расчетная осадка превышает величину 8д, необходимо принять меры по изменению проектного решения, в первую очередь рассматривая варианты увеличения уклона лотка трубы или толщины подушки, либо переходить к другой конструкции водопропускного сооружения.

Строительный подъем назначают, определяя ординату под осью на­сыпи по формуле

D=Sp + 0,25 iL, которая не должна превышать величины 0,5 (Sp+ iL).

Рис. П.6.1. Расчетный график для определения осадки трубы ST - осадка основания при модуле деформации грунта 100 кг/см2; Н - высота насыпи; Z – расстояние нижней границы слоя до верха основания; 1,2 - при однородном основании и у =т/м3; 3 - при неоднородном основании.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

(справочное)

РАСЧЕТ ОСАДОК ТРУБ НА ОТТАИВАЮЩИХ ГРУНТАХ

Осадку труб Sp на оттаивающих грунтах рассчитывают по формуле

Sp = Sn + Sдоп (П.7.1)

где Sn - осадка предварительно оттаявшего слоя грунта толщиной hom (рис. П.7.1);

Sдоп - дополнительная осадка слоя грунта, оттаивающего в процессе эксплуатации трубы для слоя hдоп = HO - hom (H0 - полная глуби­на оттаивания, м).

7.1. Схема к расчету осадок труб на оттаивающих грунтах.

Глубину оттаивания определяют теплотехническим расчетом, а также по данным натурных наблюдений за аналогичными сооружениями.

П р и м е ч а н и е. При наличии на глубине, меньшей чем скальных или других несжимаемых грунтов (Е>1000 кгс/см2) осадку рассчитывают для толщи основания, ограниченной их верхней поверхностью. Допускается при этом принимать Но=4,0+1,8Н при объемной массе грунта основания g0 =1-0 тс/м3 и Но=3,0+1,4Н при g0=1>7тс/м3.

Осадку Sдоп слоя грунта, оттаивающего в процессе эксплуатации сооружения, для слоя hдоп =Но - hom определяют по формуле

(П.7.2)

где k—безразмерный коэффициент, равный 0,75 (1+ б/В);

ai - коэффициент сжимаемости 1-го слоя оттаивающего грунта, см2/кгс;

hi - толщина 1-го слоя оттаивающего грунта, см;

Лci - разность между суммарной льдистостью 1-го слоя грунта и суммарной льдистостью образца грунта, взятого из этого слоя;

n - число слоев, на которые разделяется при расчете толща оттаявшего (оттаивающего) грунта;

Ai - коэффициент оттаивания ( 1-го слоя грунта, характеризующий осадку грунта при его оттаивании без нагрузки;

psi - давление в середине 1-го слоя грунта, в кгс/см2 от собственного веса, равное
0,5g0 (Zi+ Zi-1 -1) (здесь g0 - объемная масса грунта основания, кгс/см3; Zi-1, Zi —расстояние от подошвы насыпи соответственно до кровли и подошвы г-го слоя, см);

kлi — коэффициент, учитывающий неполное смыкание макропор при оттаивании мерзлого грунта, принимаемый в зависимости от средней толщины ледяных включений Dл: при Dл £ 1см kл=0,7; при Dл ³3см kл =0,9; при промежуточных значениях Dл коэффициент kл определяется интерполяцией.

Осадку Sn слоя грунта, предварительно оттаявшего на глубину h рассчитывают по формуле (2) при значениях Ai = 0; Лсi =0 и значениях ai, определяемых с учетом ожидаемой степени уплотнения оттаявшего грунта. При этом формула имеет вид

(П.7.3)

Расчет осадок производят для средней части трубы (высота насыпи Н) и ее концевых участков (Н=0).

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

(справочное)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГОФРИРОВАННЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Уклон трубы должен удовлетворять следующим требованиям:

, (П.8.1)

где - критический уклон, величина которого при безнапорном режиме достигает 0,02…0,03.

В исключительных случаях величина может быть принята и меньше, но не менее 0,01.

При пропускная способность труб определяется в соответствии с Руководством по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений или Пособием по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений.

1.2. Принимается, что поток находится в спокойном состоянии, т. е. глубина его перед входом в трубу удовлетворяет условию (П.8.2)

, (П.8.2)

где - критическая глубина воды в конце входящего потока.

Для труб, имеющих на входе быстротоки, проверяются возможность входа потока в трубу в бурном состоянии. Порядок расчета приводится в Методических указаниях по гидравлическим расчетам косогорных труб, Руководстве по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений и книге «Косогорные водопропускные трубы».

Если в результате расчета окажется, что имеет место вход как при спокойном состоянии потока, то гидравлический расчет производят согласно Пособию по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений, как для равнинных труб.

1.3. Настоящими методическими рекомендациями предусматривается выполнение гидравлического расчета в двух вариантах: при наличии и отсутствии гладкого лотка.

1.4. Рекомендации разработаны для гофрированных труб без оголовков со срезом перпендикулярно оси трубы, с оголовком, срезанным параллельно откосу, с оголовком типа «капюшон» и раструбным с углом раструбности Q = 20о.

1.5. Типоразмеры МГК приведены в технических условиях ТУ .

Гофрированные трубы отличаются от технически гладких существенно большей шероховатостью, что обусловлено наличием гофров.

Среднее значение коэффициента шероховатости n = 0,025…0,03, а при гофрах больших размеров (более 152,4х50,8 мм) или наносов в лотковой части трубы коэффициент шероховатости может достигать величины 0,04.

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

2.1. Определение пропускной способности труб.

«Длинные» и «короткие» трубы. Учет влияния нижнего бьефа.

2.1.1. Трубы, на пропускную способность которых при безнапорном режиме оказывает влияние их длина, называют «длинными» в гидравлическом отношении. У «коротких» труб это влияние отсутствует.

2.1.2. «Короткими» считают трубы, для которых соблюдается условие

, (П.8.3)

2.1.3. Критический уклон для наиболее распространенных отверстий труб с гладкими лотками диаметром 1,5; 2,0 и 3,0 м определяют по таблицам П.8.1 и П.8.2.

Параметры расхода определяются по формуле:

, (П.8.4)

где Q - расход в сооружении, м3/с;

D – диаметр трубы, м;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

Для остальных отверстий критический уклон вычисляют по формуле:

, (П.8.5)

где - критический уклон и соответствующий ему диаметр ;

- критический уклон для диаметра трубы D.

8.1

БЕЗНАПОРНЫЙ РЕЖИМ

Отв	Вертикально срезанные торцы трубы	Торцы трубы срезанные по откосу насыпи	Трубы с раструбными оголовками	Vвых	hкр	iкр
Qр	Qмах	Н	Qр	Qмах	Н	Qр	Qмах	Н
м	м3/сек	м3/сек	м	м3/сек	м3/сек	м	м3/сек	м3/сек	м	м/сек	м	-
1,5	1,3	-	0,89	-	-	-	1,3	-	0,84	2,64	0,55	0,004
1,5	-	0,96	-	-	-	1,5	-	0,9	2,77	0,60	0,004
1,8	-	1,06	-	-	-	1,8	-	1.00	2.94	0,66	0,004
2,4	-	1,24	-	-	-	2,4	-	1,17	3,24	0,77	0,005
-	2,6	1,3	-	-	-	2,6	-	1,23	3,33	0,81	0,005
-	3,1	1,51	-	-	-	-	3,1	1,42	3,53	0,90	0,005
-	3,6*	1,57	-	-	-	-	3,6	1,48	3,71	0,98	0,005
-	-	-	-	-	-	-	3,8	1,54	3,77	1,02	0,005
-	-	-	-	-	-	-	4,3	1,67	3,93	1,09	0,006
2,0	2,5	-	1,14	2,5	-	1,14	2,5	-	1,07	2,98	0,71	0,004
	3,3	-	1,26	3,0	-	1,26	3,0	-	1,19	3,17	0,78	0,004
	3,5	-	1,37	3,5	-	1,37	3,5	-	1,29	3,34	0,85	0,004
	4,0	-	1,47	4,0	-	1,47	4,0	-	1,39	3,48	0,92	0,004
	4,9	-	1,65	4,9	-	1,65	4,9	-	1,56	3,73	1,03	0,005
	-	5,4	1,75	5,4	-	1,75	5,4	-	1,65	3,85	1,08	0,005
	-	6,2	1,89	6,2	-	1,89	-	6,2	1,78	4,04	1,18	0,005
	-	6,4	2,02	-	6,4	2,02	-	6,4	1,91	4,08	1,20	0,005
	-	7,3*	2,09	-	7,3	2,09	-	7,3	1,97	4,26	1,29	0,005
	-	-	-	-	7,8	2,16	-	7,8	2,05	4,36	1,35	0,005
	-	-	-	-	8,0*	2,20	-	8,0	2,08	4,39	1,37	0,006
	-	-	-	-	-	-	-	8,8*	2,21	4,54	1,45	0,006
3,0	-	-	-	6,0	-	1,59	-	-	-	3,49	0,99	0,004
-	-	-	10,0	-	2,09	-	-	-	4,13	1,30	0,004
-	-	-	12,0	-	2,32	-	-	-	4,39	1,44	0,004
-	-	-	14,0	-	2,54	-	-	-	4,63	1,57	0,005
-	-	-	16,0	-	2,73	-	-	-	4,84	1,70	0,005
-	-	-	17,1	-	2,84	-	-	-	4,95	1,76	0,005
-	-	-	-	20,1	3,13	-	-	-	5,22	1,92	0,005
-	-	-	-	22,0*	3,31	-	-	-	5,38	1,98	0,006

8.2