Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національна Гірнича Академія України

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Обгрунтування конструктивних параметрів фундаментних плит баштових копрів рудних шахт Кривбасу

Спеціальність 05.15.04 - “Шахтне та підземне будівництво”

Бровко Дмитро Вікторович

УДК 624.151.6

Дніпропетровськ - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі гірничого, промислового та цивільного будівництва у Криворізькому технічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Задорожній Олексій Михайлович, професор кафедри гірничого, промислового та цивільного будівництва Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник, Петренко Володимир Дмитрович, Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту, завідувач кафедри тунелі, основи і фундаменти

кандидат технічних наук, доцент Ковалевська Ірина Анатоліївна, докторант кафедри підземної розробки родовищ Національної гірничої академії України Міністерства освіти і науки України, (м. Дніпропетровськ).

Провідна установа: Інститут геотехнічної механіки НАН України, відділ механіки гірських порід,(м. Дніпропетровськ)

Захист дисертації відбудеться ”_7_”__червня_2002р. о _14-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.04 при Національній гірничій академії України Міністерства освіти і науки України (49027, Україна, м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса, 19).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національної гірничої академії України (49027. м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса, 19)

Автореферат розісланий “_7_” _травня_ 2002р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, канд. техн. наук, доцент О.В. Солодянкін

Анотація

Бровко Д.В. Обґрунтування конструктивних параметрів фундаментних плит баштових копрів рудних шахт Кривбасу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.04 - “Шахтне і підземне будівництво”. - Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2001.

Дисертація присвячена питанням створення надійних у роботі й економічних конструкцій фундаментних плит баштових копрів рудних шахт Кривбасу на основі врахування спільної роботи системи “фундамент-основа”. Розроблені економічно ефективні конструкції фундаментних плит: фундаментна плита з перехресними балками стінками і коробчаста, в обох випадках з вирізами. Поляризаційно-оптичним методом досліджений розподіл навантаження і концентрація напружень у моделях нових конструкцій фундаментних плит, виготовлених з оптично прозорих матеріалів відповідно до необхідних критеріїв подоби. За результатами аналітичних та експериментальних досліджень виведені інтерполюючі функції, які забезпечують достатній ступінь точності інженерних розрахунків фундаментних плит баштових копрів.

Ключові слова: фундаментна плита баштового копра, напружений стан, надійність, крен копра.

Аннотация

Бровко Д.В. Обоснование конструктивных параметров фундаментных плит башенных копров рудных шахт Кривбасса. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.04 - “Шахтное и подземное строительство”. - Криворожский технический университет, Кривой Рог, 2001.

Диссертация посвящена вопросам создания надежных в работе и экономически эффективных конструкций фундаментных плит башенных копров рудных шахт Кривбасса на основании учета совместной работы системы “фундамент-основание”. В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи обоснования конструктивных параметров фундаментных плит башенных копров применительно к условиям грунтов Криворожского бассейна. Анализ данных практики и литературных источников показал, что при проектировании и строительстве башенных копров уделяется большое внимание вопросу создания эффективных конструкций фундаментов. Технико-экономический анализ фундаментов ряда башенных копров Кривбасса, возведенных за последние 20 лет, показал, что основным недостатком их является высокая стоимость и трудоемкость возведения. Между тем, принятый порядок проектирования и высокие затраты на возведение столь громоздких фундаментов не всегда оправданы. Недостаточно надежные расчетные методы проектирования фундаментных плит вызывают необходимость существенно завышать их конструктивные параметры. В работе защищаются результаты аналитических и экспериментальных исследований напряженно-деформационного состояния фундаментных плит башенных копров, при взаимодействии с основанием. Были проведены исследования крена копра и напряжений, возникающих в фундаментных плитах, в зависимости от изменения модуля деформации основания, размеров плиты и действующих нагрузок. Установлено, что фундаментные плиты шахт Кривбасса имеют завышенный запас прочности, а, следовательно, и завышенную материалоемкость. Для условий грунтов Кривбасса доказана возможность использования фундаментных плит башенных копров без использования искусственного основания. Разработаны экономически эффективные конструкции фундаментных плит: фундаментная плита с перекрестными балками-стенками и коробчатая, в обоих случаях с вырезами. Предложены компьютерные программы расчета крена копра и напряжений, возникающих в фундаментных плитах башенных копров, при различных конструктивных параметрах и условиях эксплуатации. Поляризационно-оптическим методом (методом фотоупругости) исследовано распределение нагрузки и концентрация напряжений в моделях новых конструкций фундаментных плит, изготовленных из оптически прозрачных материалов (эпоксидная смола ЭД-6) в соответствии с необходимыми критериями подобия. Выведены интерполирующие функции, обеспечивающие достаточную степень точности инженерных расчетов фундаментных плит башенных копров. Выполнен расчет предполагаемого экономического эффекта при использовании новых конструкций фундаментных плит башенных копров. Он составляет, в среднем, 200 тыс. грн. на одном стволе шахты.

Ключевые слова: фундаментная плита башенного копра, напряженное состояние, надежность, крен копра.

The Summary

Brovko D. “A substantiation of design data foundations of plates tower headframe of shafts Krivbassa”. - Manuscript.

Dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.15.04 - " Mine and underground construction ". - Krivoy Rog technical university, Krivoy Rog, 2001.

The dissertation is devoted to questions of creation reliable in work and economically effective designs foundations of plates tower headfrems of shafts Kryvbass on the basis of the account of joint work of system " foundations -basis".The economically effective designs foundations of plates are developed: foundations a plate with cross beams by walls and boxlaik, in both cases with cuts. By a polarization-optical method the distribution of loading and concentration of pressure in models of new designs foundations of plates made from optical of transparent materials according to necessary criteria of similarity is investigated. By joint consideration of results of theoretical accounts and given experimental researches the rather steady dependence between the pressure indicating certain communication between considered sizes is found out. As a result of an establishment of this dependence, are deduced interpolate functions providing a sufficient degree of accuracy of engineering accounts foundations of plates tower headfrems.

1. Загальна характеристика роботи

фундаментний баштовий плита шахта

Актуальність роботи. Неухильний процес збільшення глибини розробок залізорудних родовищ приводить до зростання глибини стовбурів. Проблема видачі на поверхню корисних копалин з великих глибин ефективно вирішується шляхом застосування багатоканатних піднімальних машин, для розміщення яких необхідно споруджувати баштові копри.

При розрахунку, проектуванні і будівництві баштових копрів, велике значення приділяють питанням створення найбільш раціональних, надійних і економічних конструкцій фундаментів, вартість яких у даний час сягає великих розмірів (30-40 % від загальної вартості надшахтної споруди).

Якщо будівлі і споруди шахтної поверхні продовжують експлуатувати при нахилах основ, що доходять до 10 мм, то для баштових копрів (висотою 100 - 120 м) нахил поверхні більш 4мм є неприпустимим.

Основною задачею щодо нормальної експлуатації баштових копрів є неприпустимим осідання від надмірних навантажень. Для цього застосовують фундаменти глибокого закладення, такі як опускні колодязі і фундаменти дрібного закладення з різними конструктивними рішеннями.

Статичний розрахунок конструкцій фундаментів, незважаючи на великі досягнення в галузі теоретичних методів розрахунку та експериментальних досліджень, являє значні труднощі через ускладненість конструктивних рішень цих фундаментів.

Такі конструкції, закладені в ґрунті і підвладні великим статичним навантаженням від надземної частини споруди (до 25-30 тис. т) ще не піддавалися всебічному спільному теоретичному та експериментальному дослідженню. Не вивчений характер розподілу напружень в основі і у самих конструкціях фундаментів.

Вищевикладене ускладнює роботу проектувальників при статичному розрахунку конструкцій фундаментів і змушує їх робити розрахунки наближеними методами. Враховуючи можливу похибку за результатами таких розрахунків, проектувальники штучно збільшують конструктивні розміри цих конструкцій, що викликає зайві витрати арматури і збільшення обсягу бетонних робіт.

Таким чином, питання створення найбільш раціональних, надійних і економічних конструкцій фундаментів баштових копрів, на підставі підвищення надійності і обґрунтованості проектних рішень, є актуальною науковою задачею, що має велике народногосподарське значення при проектуванні і будівництві рудних шахт.

Мета роботи - полягає в обґрунтуванні конструктивних параметрів фундаментних плит баштових копрів в умовах ґрунтів Кривбасу.

Для досягнення зазначеної мети в дисертації поставлені та вирішені такі задачі:

визначення стійкості баштових копрів в умовах ґрунтів Кривбасу;

визначення закономірностей розподілу напружень, які виникають у фундаментних плитах баштових копрів і встановлення ділянок, де вони максимально близькі до нуля;

встановлення на основі експериментального методу фотопружності параметрів вирізів на ділянках плит, де діють найбільш низькі напруження, при збереженні потрібної несучої здатності;

обґрунтування конструктивних параметрів фундаментних плит баштових копрів в умовах ґрунтів Кривбасу;

встановлення інтерполюючих функцій, які суттєво спрощують інженерні розрахунки конструкцій фундаментних плит баштових копрів.

Ідея роботи полягає у використанні закономірностей розподілу напружень у фундаментних плитах для обґрунтування їхніх конструктивних параметрів.

Об'єктом дослідження є фундаментні плити баштових копрів рудних шахт Кривбасу.

Предметом дослідження є несуча здатність фундаментних плит баштових копрів з різними конструктивними параметрами.

Методи досліджень. Методичну основу досліджень складає комплексний підхід, що включає аналіз умов будівництва баштових копрів, вивчення літературних даних, аналітичні і експериментальні дослідження, використання методів будівельної механіки, опору матеріалів і механіки взаємодії системи “фундамент-основа”.

Основні наукові положення, що виносяться на захист:

1. Крен копра, який знаходиться в лінійній залежності від висоти копра і діючих навантажень на фундамент, а також у гіперболічній залежності від модуля деформації основи, в умовах ґрунтів Кривбасу не перевищує припустимих значень, що дозволяє виключити використання штучної основи.

2. Величина еквівалентних напружень знаходиться в гіперболічній залежності від товщини плити, а при їх розподілі виникають неробочі зони, створення вирізів у яких не знижує несучу здатність і дозволяє регулювати конструкцію фундаментних плит.

Наукова новизна роботи:

для умов ґрунтів Кривбасу доведена можливість використання фундаментних плит баштових копрів без штучної основи;

обгрунтовані вірогідність і доцільність зміни конструктивних параметрів фундаментних плит шляхом створення вирізів.

Вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій, сформульованих у дисертації, забезпечується використанням в аналітичних дослідженнях фундаментальних положень будівельної механіки і опору матеріалів, а в експериментальних - методом, який включає вивчення в лабораторних умовах на моделях процесу деформування фундаментних плит і обґрунтована достатньою збіжністю результатів експериментальних досліджень, і теоретичних розрахунків напружено-деформованного стану плитних фундаментів баштових копрів.

Наукове значення дисертаційної роботи полягає в тому що:

- вперше досліджений розподіл еквівалентних напружень у фундаментних балках-стінках і коробчастих плитах, в обох випадках, з вирізами, що дозволяє економити 25-30 % матеріалів, які використовуються при їх спорудженні;

- вперше отримана інтерполяційна функція, яка забезпечує достатній ступінь точності інженерних розрахунків параметрів вирізів у фундаментних плитах.

Практичне значення роботи полягає: в розробці рекомендацій з вибору раціональних конструкцій фундаментів баштових копрів з урахуванням взаємодії їх з пружною основою; в розробці нових конструкцій плитних фундаментів підвищеної несучої здатності; для умов ґрунтів Кривбасу доведена можливість застосування фундаментних плит баштових копрів без використання штучної основи; уперше запропоновані конструкції фундаментних балок-стінок і коробчастих плитах в обох випадках з вирізами.

Реалізація результатів роботи. Нові оптимальні конструкції плитних фундаментів, а також рекомендації зі створення аналогічних конструкцій використані ДППП ГРП “Кривбаспроект” при проектуванні баштових копрів і ДПІ “Криворіжцивільпроект” при проектуванні висотних будинків.

Особистий внесок автора полягає в розробці ідеї використання закономірностей розподілу напружень у фундаментних плитах баштових копрів для обґрунтування їхніх конструктивних параметрів, постановці задач і виборі методів досліджень стійкості фундаментних плит, у виконанні лабораторних і аналітичних досліджень, видачі практичних рекомендацій з вибору і проектування конструктивних параметрів фундаментних плит, які відповідають геомеханічним умовам їх використання.

Апробація роботи. Основні положення і результати дисертаційної роботи докладалися і обговорювалися на науково-технічній конференції “Основні напрямки розвитку гірничо-металургійного комплексу України у ХХІ сторіччі” (Кривий Ріг, 2001 р.), на науковій конференції з нагоди 120-ї річниці гірничих розробок в Кривбасі “О.М. Поль і розвиток гірничої промисловості в Криворізькому басейні” (Кривий Ріг, 2001 р.); на технічній раді тресту “Кривбасшахтопроходка” (Кривий Ріг, 2001 р.); на наукових семінарах кафедри шахтного будівництва Криворізького технічного університету (1997-2000 рр.), а також на семінарах кафедри будівництва шахт та підземних споруд Національної гірничої академії України, м. Дніпропетровськ (1999-2000 рр.).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в 9 наукових працях, у тому числі 4 у спеціалізованих виданнях, 2 за матеріалами конференцій, 3 - депоновані.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, 4-х розділів, висновків, переліку використаних джерел із 110 найменувань на 9 сторінках і 2-х додатків; містить 97 сторінок машинописного тексту, 44 рисунка на 43 сторінках, 22 таблиці; загальний обсяг роботи 52 сторінки.

2. Основний зміст роботи

Стан питання, мета і задачі досліджень.

У Криворізькому басейні, як фундаменти для баштових копрів, широко використовують плитні фундаменти з різними конструктивними рішеннями: коробчаста фундаментна плита, плита з перехресними балками-стінками, регульована, східчаста, східчаста на свайній основі та ін. На будівництво фундаменту баштового копра потрібно понад 5 тис. м³ залізобетону, вартість складає 30-40 % від загальної вартості баштового копра.

В попередні роки була проведена велика кількість досліджень в області розрахунку конструкцій на ґрунтовій основі. Однак дотепер ще не розроблений досить універсальний метод розрахунку, що дозволив би враховувати роботу системи “фундамент-основа”, особливо при складних конструктивних формах фундаментної плити і різних ґрунтових умовах.

Був вирішений ряд задач з використанням ЕОМ щодо розрахунку прямокутних плит на неоднорідному в плані і за глибиною ґрунті. У першому випадку за основу була прийнята вінклерівська модель основи, а у другому випадку, за розрахункову модель приймався шар ґрунту кінцевої товщини.

Останнім часом широке поширення одержують експериментальні методи досліджень, зокрема проводилися дослідження роботи складних будівельних конструкцій на спеціально сконструйованих моделях різного масштабу. Цим питанням присвячені роботи Михєєва В.В., Серебряного Р.В., Смородінова М.І., Ривкіна С.А., Соломіна В.І. та ін.

Аналізуючи теоретичні й експериментальні дослідження, які проведені багатьма вченими з рішення контактної задачі, можна відзначити, що для перевірки теоретичних передумов потрібна велика кількість експериментальних досліджень, а в натурних умовах це важко. Більш доцільним є проведення експериментальних досліджень на моделях фундаментів і основи з різномодульних матеріалів із застосуванням поляризаційно-оптичного методу (методу фотопружності), а також використанням, інтерполюючих функцій. Таким чином, на основі вищевикладеного, були сформульовані мета, ідея і основні задачі роботи.

Аналітичні дослідження фундаментних плит баштових копрів.

При визначенні розмірів у плані фундаментної плити найбільш часто як перший основний критерій стійкості приймається припустимий крен баштового копра, нормований існуючими будівельними нормами та правилами. Припустимий крен копра ([Q]) характеризує роботу фундаментної плити, даного розміру в плані, на природній чи штучній основі, у залежності від модуля деформації ґрунту (Е). Згідно БНіП 2.02.01-83 припустимий крен складає [Q] =0,004м. Площа фундаменту є змінною величиною функції припустимого крену копра [Q] = f(S_ф) і залежить від дії силових факторів (власна вага копра, вітрове навантаження, екстрене навантаження і т.д.).

Навантаження від власної ваги в кожному конкретному випадку можуть бути визначені в залежності від конструктивних розмірів стін, перекриттів і інших елементів, а також виду будівельних матеріалів. Разом з тим при визначенні ваги вежі можна користатися таким усередненим коефіцієнтом (а), що залежить від конструктивної схеми баштового копра, у розрахунку на 1м³ будівельного обсягу: залізобетонні монолітні вежі з внутрішніми стінами 0,3-0,4 Т/м³; залізобетонні каркасно-рамні вежі з легким стіновим заповненням 0,2-0,3 Т/м³; сталеві каркасні конструкції з легким стіновим заповненням 0,12-0,2 Т/м³.

Умова руйнування фундаментної плити визначається за критерієм найбільших відносних подовжень. За критерієм Баландіна умова руйнування має вид

_эк=_в ,

де _эк - одноосьове напруження еквівалентне складному напруженому стану ₁, ₂, _3,

Для зменшення трудомісткості розрахунків при визначенні стійкості фундаментних плит, а також для визначення виникаючих у них еквівалентних напружень, автором були розроблені програми "OSNOVA" і "KREN" для ЕОМ класу IBM.

За даними досліджень зміни крену копра в залежності від висоти копра (Н_к) і модуля деформації основи (Е) при різних розмірах фундаментної плити(25х25м; 30х30м; 35х35м), були побудовані графічні залежності (рис.1).

З отриманих залежностей випливає, що крен копра знаходиться в гіперболічній залежності від модуля деформації основи. Встановлено, що зі зменшенням модуля деформації основи потрібно застосування фундаментних плит більших розмірів у плані для збереження припустимого крену копра. Також встановлено, що крен копра знаходиться в лінійній залежності від висоти копра і діючих навантажень на фундамент, а також у гіперболічній залежності від модуля деформації основи. В умовах грунтів Кривбасу , крен копра не перевищує припустимих значень, що дозволяє виключити використання штучної основи.

На підставі даних, отриманих за допомогою програми "OSNOVA", були проведені дослідження зміни напружень, які виникають у фундаментній плиті баштових копрів в залежності від зміни висоти плити і навантаження, діючого на колону. Дані мінімальних значень еквівалентних напружень, що виникають у фундаментній плиті, наведені в табл. 1.

За данними досліджень, були побудовані залежності при навантаженні 1008, 1440 і 1872 т (рис. 2).

Таблиця 1 Мінімальні напруження, які виникають у фундаментній плиті

Прикладене навантаження, т	Координати точок по ширині плити	Товщина фундаментної плити, м
Р	х	3	4	5	6
1008	2	-0,2170	-0,4390	-0,7530	-1,0600
	8	-0,0897	-0,6100	-1,3600	-2,0800
	14	-0,1470	-0,2930	-0,5230	-0,7570
1440	2	-0,3090	-0,6260	-1,0700	-1,5000
	8	-0,1280	-0,8700	-1,9400	-2,9600
	14	-0,2100	-0,4180	-0,7460	-1,0800
1872	2	-0,4010	-0,8130	-1,4000	-1,9500
	8	-0,1660	-1,1300	-2,5200	-3,8400
	14	-0,2720	-0,5420	-0,9680	-1,4000

Виходячи з отриманих залежностей, можна зробити висновок, що напруження, які виникають у фундаментній плиті, стискаючі. Зі зменшенням товщини плити значення напружень збільшуються, насамперед, в місцях обпирання колон на плиту (тобто в місцях прикладення навантаження).

Для визначення напруженого стану фундаментної плити також були

проведені дослідження зміни напружень, в залежності від зміни класу бетону і товщини плити. Значення висоти плити бралися як у попередньому дослідженні, а клас бетону змінювався в межах від 25 до 45 з відстанню у 10 од (рис.3).

З отриманих залежностей можна зробити висновок, що еквівалентні напруження, які виникають у плиті, стискаючі і зростають обернено пропорційно зміні товщини фундаментної плити. Клас бетону не впливає на величину напружень у плиті, але маючи різні значення межі міцності на стиск-розтягання, дозволяє зменшувати товщину фундаментної плити зі збільшенням класу.

Встановлено, що величина еквівалентних напружень знаходиться в гіперболічній залежності від товщини плити. На відстані 0,5-1 м від центру обпирання колон у фундаментних плитах існують неробочі зони, де значення напружень мінімальні або дорівнюють нулю. У цих місцях раціонально зробити вирізи, які приведуть до зменшення використовуваного бетону, а також до додаткового зменшення вартості фундаментної плити при збереженні її робочих характеристик. У практиці дані плити отримали назву фундаментні "балки-стінки".

Дослідження напруженого стану моделей фундаментних плит баштових копрів поляризаційно-оптичним методом (методом фотопружності).

В третьому розділі дисертації приводяться методика і результати досліджень на моделях напружено-деформованного стану фундаментних плит баштових копрів при взаємодії з основою із застосуванням методу фотопружності. Метою експериментальних досліджень є підтвердження результатів одержаних аналітично.

Підбір розмірів моделей, матеріалу та діючих нагрузок проводився з умовою дотримання натурної роботи баштової споруди. Для моделі використовували оптично-активний матеріал на основі епоксидної смоли ЕД-6. Для моделювання основи використовували анізотну губку. Напружене становище конструктивних елементів плоских моделей вивчалось від дії власної ваги і статичного навантаження. Завантаження моделей при моделюванні власної ваги проводилося на центрифузі, а моделювання статичного навантаження - за допомогою важильно-шарнірного пристрою.

Урахування впливу неоднорідності матеріалів на розподіл напружень було досягнуто за умови використання двох різних матеріалів з різними модулями пружності фундамента (Е₁) і основи (Е₂). Відношення модулей пружності для моделей відповідало відношенню Е”₁ / Е”₂ їх у натурі.

Перерахування напружень з плоских моделей на натуру проводилось за формулою:

Розділення головних нормальних напружень визначалось за методом ізопахік, де визначалася сума головних напружень за формулою:

А різниця головних напружень визначалась за формулою:

Вирішуючи рівняння знаходимо роздільно головні напруження для плоскої моделі.

У процесі досліджень розглядалися моделі:

- фундаментної плити на свайній основі;

- східчастої фундаментної плити на природній основі;

- фундаментної плити з перехресними балками-стінками.

Отримані результати підтверджують висновки аналітичних досліджень, що фундаментні плити на свайній основі мають завищений запас міцності. Також підтверджений висновок, що у фундаментних плитах баштових копрів є неробочі зони, де виникаючі напруження близькі або дорівнюють нулю.

На основі проведених досліджень, при врахуванні роботи системи “фундамент-основа”, були запропоновані нові конструкції фундаментних плит:

- фундаментна плита з перехресними балками-стінками з вирізами;

- коробчаста фундаментна плита з вирізами.

На моделях фундаментних плит з новими конструктивними рішеннями також були проведені експериментальні дослідження. Отриманими даними було підтверджено: розроблені нові конструкції фундаментних плит баштових копрів мають необхідну несучу здатність, при зниженні матеріалоємності і забезпечують захист споруд від нерівномірних осадок основи.

Для скорочення витрат часу на проведення експериментальних досліджень і складного аналітичного розрахунку параметрів вирізів фундаментних плит баштових копрів доцільно подати розподіл виникаючих напружень у вигляді інтерполюючих функцій, а зокрема через інтерполяційні формули Лагранжа.

На підставі даних оброблених за допомогою програми “FORMA” були отримані результати зміни напружень, що виникають у фундаментній плиті при різних технологічних параметрах плити, таких як:

- товщина плити (t);

- навантаження (p);

- висота і ширина вирізу (h і b);

За отриманими даними були побудовані залежності представлені на рис. 4 і 5.

Аналізуючи зміну напружень на інтервалах плити від 0 до 5 м і від 6 до 10 м, при зміні параметрів отворів, спостерігається характерне збільшення напружень, зв'язане концентрацією напружень, що виникають на межі отвору. Виникаючі напруження прямо пропорційно залежать від прикладеного навантаження, і обернено пропорційні товщині плити, а від розмірів отворів залежать функціонально. Дані залежності визначаються за допомогою програми “NORMA”.

В результаті розрахунків, отриманих за допомогою програми “NORMA”, були встановлені наступні типи залежностей

Для отворів від 11 до 54 на інтервалі від 0 до 5 м функціональна залежність має наступний вид

S(х) =0,5х⁴ - 3,6х³ - 6,3х² - 3,8х - 0,3.

Для таких отворів але на інтервалі від 6 м до 10 м функціональна залежність має вид

S(х)=1,1х⁴ - 35х³ - 428х² - 2247х +4352.

Остаточно інтерполяційний поліном і система поправочних коефіцієнтів Р, Т и S приймає вид:

Впровадження результатів досліджень та їх економічна ефективність.

У четвертому розділі приводяться методика і розрахунок економічної ефективності від впровадження отриманих нових рішень. Розрахунок проводився за двома факторами.

1. Нові конструктивні рішення.

Економічний ефект визначали за базовими і новими конструкціями. При порівнянні варіантів за цим фактором забезпечувалася їх порівнянність щодо призначення та технічних умов застосування.

2. Нові технологічні процеси.

Економічна ефективність застосування нової технології виконання будівельно-монтажних робіт визначалася з різниці наведених витрат у розрахунку на порівняну одиницю виконаних робіт.

Економічний ефект від реалізації результатів роботи на практиці складе в середньому на одному стовбурі - 200 тис.грн.

Висновок

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій отримане нове вирішення актуальної науково-практичної задачі, яка складається з обґрунтування і розробки нових конструкцій фундаментних плит баштових копрів рудних шахт Кривбасу, на основі встановлених закономірностей розподілу еквівалентних напружень у фундаментах і розроблених експериментально-аналітичних методик, що дозволяє економити значні матеріальні і трудові ресурси при будівництві баштових копрів.

Найбільш важливі наукові і практичні результати досліджень, висновки та рекомендації зводяться до наступного:

1. На підставі аналізу стану фундаментних плит баштових копрів в умовах ґрунтів Кривбасу встановлено, що розрахунки фундаментних плит без урахування їх взаємодії з основою приводять до завищення їх несучої здатності, а, отже, до завищення матеріалоємності і трудомісткості фундаментної частини, що складає в цих випадках 30-40 % вартості баштових копрів.

2. Доведено, що враховуючи спільну роботу фундаментної плити з пружньою основою виникає реальна картина напружено-деформованного стану у фундаментних плитах, а, отже і реальні величини несучої здатності фундаментних плит з урахуванням їх взаємодії з основою.

3. На основі аналітичних розрахунків і експериментальних досліджень фундаментних плит на свайній основі доведена можливість використання їх на природній основі в умовах ґрунтів Кривбасу.

4. На підставі проведених експериментально-аналітичних досліджень обґрунтовані найбільш економічні фундаментні плити баштових копрів, підвищеної несучої здатності, якими є плити з перехресними балками-стінками і коробчасті з вирізами в них, зконструйовані на основі спільної роботи системи “фундамент-основа“ і оптимізації існуючих конструкцій.

5. Доведено, що оптимізація існуючих конструкцій фундаментних плит найбільш ефективно може бути виконана аналітичними методами за допомогою розроблених програм з наступною перевіркою отриманих рішень методом фотопружності на моделях і оцінкою їх збіжності. Збіжність розрахункових і експериментальних значень складає 10%

6. На підставі спільних експериментальних й аналітичних досліджень одержана інтерполююча функція, яка забезпечує достатній ступінь точності розрахунків фундаментних плит баштових копрів, з урахуванням спільної дії системи “фундамент-основа” при їх проектуванні.

7. Впровадження ефективних конструкцій фундаментних плит і методів їхнього розрахунку при проектуванні і будівництві баштових копрів дозволяє одержати економічний ефект на одному стовбурі в середньому 200 тис.грн.

Список опублікованих наукових робіт, що відображають основні положення дисертаційної роботи

1. Кононенко В.В., Бровко Д.В. Рациональные конструкции плитних фундаментов башенных копров при работе системи “фундамент-основание”//Разраб. руд. месторожд.: Сб.науч.тр. - Кривой Рог: КТУ. - 1998. - Вып. 66 - С. 35-40.

2. Бровко Д.В. Исследование напряженного состояния модели фундаментной плиты на свайном основании//Разраб. руд. месторожд.: Сб.науч.тр. - Кривой Рог: КТУ. - 1998. - Вып. 68. - С. 43-46.

3. Бровко Д.В. Методика расчета ступенчатого плитного фундамента с использованием корректирующих функцій //Разраб. руд. месторожд.: Сб.науч.тр. - Кривой Рог: КТУ. - 1998. - Вып.70. - С. 47-51

4. Кононенко В.В., Бровко Д.В. Исследование стойкости фундаментных плит башенных копров по критерию - “допустимий крен копра”, в условиях Кривбасса //Разраб. руд. месторожд.: Сб.науч.тр. - Кривой Рог: КТУ. - 1998. - Вып.74. - С. 83-86.

5. Бровко Д.В. Анализ конструктивных решений, стоимости и трудоемкости возведения плитных фундаментов башенных копров рудных шахт Кривбаса // Тез. докл. науково-технічної конференції “Основні напрямки розвитку гірничо-металургійного комплексу України у ХХІ сторіччі”. - Кривий Ріг: КТУ. - 2001. - С.50-53.

6. Бровко Д.В. Применение численных методов при расчете башенных копров рудных шахт Кривбасса // Тез. докл. наукової конференції “О.М. Поль і розвиток гірничої промисловості в Криворізькому басейні”, Кривий Ріг - 2001. - С. 110-113.

7. Бровко Д.В. Технико-экономический анализ фундаментных плит надшахтных зданий Кривбасса//Деп. в ГНТБ Украины - 11.03.97 № 232-УК97 - 8с.

8. Задорожний О.М., Турабелидзе Г.Л., Бровко Д.В. Оптимизация плитных фундаментов башенных копров с учетом взаимодействия с основанием//Деп. в ГНТБ Украины - 11.03.97 № 233-УК97 - 9 с.

9. Задорожний О.М., Бровко Д.В. Расчет фундаментной плиты с двумя коэффициентами постели на свайном основании//Деп. в ГНТБ Украины - 10.04.98 № 60-УК98 - 7 с.

Особистий внесок здобувача в роботах, написаних у співавторстві:[1] - проведення досліджень нових конструкцій фундаментних плит баштових копрів; [4] - ідея і розробка методики аналітичних досліджень крену копра; [8] - проведення лабораторних досліджень фундаментної плити з перехресними балками-стінками; [9] - ідея і дослідження фундаментної плити на свайній основі.

Размещено на Allbest.ru

...