Главная Коллекция "Revolution" Физика и энергетика Определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи

Определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи

Методика измерений и описание экспериментальной установки для определения силы сопротивления грунта при забивке сваи. Расчет смещения сваи и силы сопротивления при постоянной и различных плотности грунта при различных и постоянных высотах падения груза.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 27.05.2014
Размер файла 266,2 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский томский политехнический университет

Лабораторная работа

по курсу «Физика

Определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи

Томск 2013

Цель работы: определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи, оценка потери механической энергии при забивке сваи.

Приборы и принадлежности: модель копра, штангенциркуль, линейка

Теоретическая часть

Процесс забивки сваи в грунт с помощью копра происходит следующим образом. При падении груза его потенциальная энергия, обусловленная взаимодействием с Землей, переходит в кинетическую энергию движения груза (приращением кинетической энергии Земли при этом можно пренебречь). Обозначив через v1 скорость груза непосредственно перед соударением со сваей, через m1 - массу груза и через Н - первоначальную высоту груза над сваей, получим уравнения:

; (1)

. (2)

При дальнейшем движении груза происходит его неупругое соударение со сваей. Физические явления во время столкновения довольно сложны. Сталкивающиеся тела деформируются, возникают упругие силы и силы трения, в телах возбуждаются колебания и волны и т.д. Однако если удар неупругий, в конечном итоге, все эти процессы прекращаются и в дальнейшем груз и свая, соединившись вместе, движутся как единое целое с массой (m1 + m2) c некоторой общей скоростью v, сохраняя возникшую при ударе взаимную деформацию. Общую скорость груза и сваи сразу после удара можно найти, применяя закон сохранения импульса к системе «груз-свая». Эту систему на рассматриваемом этапе взаимодействия считаем замкнутой, так как внешние силы - силы тяжести груза и сваи, сила сопротивления грунта малы по сравнению с внутренними силами, развивающимися при соударении между грузом и сваей. До удара груз двигался со скоростью v1, приобретенной в результате падения с высоты Н, свая же была неподвижна. После удара груз и свая движутся с общей скоростью v. Согласно закону сохранения импульса, считая удар груза и сваи абсолютно неупругим, запишем:

m1v1 = (m1 + m2)v.

Подставляя сюда (2), имеем

, (3)

В дальнейшем система «груз-свая», перемещаясь внутри грунта с начальной скоростью v, испытывает действие силы сопротивления со стороны грунта. Грунт может иметь различную плотность на различных глубинах, поэтому и сила сопротивления будет разной. Поэтому в дальнейшем будем говорить о средней силе сопротивления грунта забивке сваи (Fср).

По окончании удара груз и свая движутся вместе замедленно до полной остановки. При этом сила сопротивления грунта совершает работу, равную

, (4)

где S - смещение сваи с грузом в грунте.

Так как сила сопротивления грунта Fср и смещение направлены по одной прямой, но в противоположные стороны, то cos = 1. Тогда:

А = Fср S . (5)

Эта работа равна изменению энергии системы «груз-свая-Земля», т.е.

FсрS = W2 - W1 или FсрS = W1 W2, (6)

где W1 и W2 - механическая энергия системы в начале движения и в момент остановки, соответственно.

Обозначим высоту забиваемой сваи относительно заранее выбранного начального уровня перед началом забивки сваи h1 и после окончания забивки h2 (см. рис. 2). Тогда:

(7)

, (8)

а разность:

. (9)

Обозначим

h1 - h2 = S. (10)

Подставив в (6) (W1 - W2) из (9), v из (3), S из (10), имеем

. (11)

Примечание: при неупругом ударе происходят различного рода процессы в соударяющихся телах (их пластические деформации, трение и др.). В результате происходит частичное преобразование механической энергии во внутреннюю энергию соударяющихся тел.

Проведем оценку потери кинетической энергии системы «груз-свая» в результате неупругого удара. Кинетическая энергия системы до удара

.

Кинетическая энергия системы после удара

.

Потери кинетической энергии во время удара:

W = W0 - W = .

Относительное уменьшение кинетической энергии системы

(12)

Методика измерения и описание экспериментальной установки

В работе используется модель копра для забивки сваи в землю (рис. 1).

Роль грунта в модели выполняет разрезанная пополам текстолитовая втулка 4, находящаяся внутри металлической обоймы 5. Вовнутрь этой втулки помещается свая 3, которую необходимо забивать в грунт. Сила трения между сваей и разрезной втулкой создается за счет силы нормального давления на одну половину втулки со стороны малого плеча рычага 6. Силу нормального давления, а следовательно, и силу трения, можно изменять. Для этого на большое плечо рычага 6 надевают гирю 7. Свая забивается в грунт при помощи груза 1, который может перемещаться по вертикальным направляющим 2. Для удержания груза на некоторой высоте над сваей до удара служит электромагнит 8, работающий от источника постоянного тока на 12 В.

Экспериментальная часть

1. Будем измерять смещение сваи S в грунте, изменяя высоту падения груза H. По результатам измерений составим таблицу 1.

Таблица 1 Зависимость F от H при постоянном L

h1, м

L, м

H, м

h2*10-2, м

hср*10-2, м

S,

мм

F, Н

0,05

0,205

0,262

4

4

10

81,43

4,2

4,1

3,9

4

0,232

4,1

4,2

8

86,29

4,3

4,1

4,3

4,2

0,202

4,4

4,4

6

96,50

4,3

4,5

4,4

4,3

0,172

4,5

4,5

5

94,42

4,4

4,5

4,5

4,4

0,142

4,6

4,6

4

95,62

4,6

4,5

4,6

4,5

По результатам таблицы построим графики 1 и 2:

2. Будем измерять смещение сваи S в грунте, изменяя плотность грунта, т.е. расстояние L. По полученным данным составим таблицу 2.

Таблица 2. Зависимость F от L при постоянной H

h1, м

H, м

L, м

h2*10-2, м

hср*10-2, м

S, мм

F, Н

0,05

0,262

0,10

4,2

4,1

9

34,64

4,1

4

4,1

4

0,14

4,1

4,2

8

52,32

4,2

4,3

4,1

4,2

0,18

4,2

4,2

8

66,21

4,2

4,2

4,2

4,1

0,22

4,1

4,1

9

76,56

4,3

4,2

4

4,1

0,26

4,3

4,3

7

103,77

4,2

4,3

4,2

4,3

По результатам таблицы построим график 3

Рассчитаем величину относительного изменения кинетической энергии системы: (m1=0,33 кг - масса груза, m2=0,045 кг - масса сваи)

Рассчитаем погрешности прямых и косвенных измерений:

Погрешность

Погрешность

Погрешность

Погрешность

Погрешность

Тогда погрешность ДF:

грунт сопротивление свая забивка

Вывод

Данная лабораторная работа предполагала измерение силы сопротивления грунта при забивке сваи. Вначале измерялись смещение сваи S и сила сопротивления F при постоянной плотности грунта, но при различных высотах H падения груза m1 на сваю. В результате, на графике 1 видно, что при увеличении высоты Н смещение сваи S также увеличивается, а сила сопротивления F уменьшается (из графика 2). Затем эти же величины измерялись при постоянной высоте падения H, но при различных плотностях L. В итоге, из графика 3, видно, что при увеличении расстояния L(увеличении плотности) сила сопротивления грунта F возрастает. Погрешность измерений силы составила менее 0,2%.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Баллистическая задача в случае нелинейной зависимости силы сопротивления от скорости

    Баллистика движения материальной точки в случае нелинейной зависимости силы сопротивления от скорости. Зависимости коэффициента лобового сопротивления от числа Рейнольдса для шара и тонкого круглого диска. Расчет траектории движения и силы сопротивления.

    статья [534,5 K], добавлен 12.04.2015

  • Гидравлические сопротивления трубопроводов и гидромашин

    Определение зависимости сопротивления сети от скорости потока, расчет сопротивления для определенного значения. Принцип работы и внутреннее устройство насосной установки, определение расхода воды в зависимости от перепада давления на дифманометре.

    курсовая работа [75,8 K], добавлен 21.02.2009

  • Комплексные сопротивления

    Метод комплексных амплитуд. Напряжение на активном сопротивлении. Применение комплексных величин для расчётов цепей переменного тока. Отношение комплексной амплитуды напряжения к амплитуде силы тока. Определение комплексного сопротивления участка цепи.

    реферат [280,7 K], добавлен 20.03.2016

  • Движение тела под действием силы тяжести

    Движение тела по эллиптической орбите вокруг планеты. Движение тела под действием силы тяжести в вертикальной плоскости, в среде с сопротивлением. Применение законов движения тела под действием силы тяжести с учетом сопротивления среды в баллистике.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 17.06.2011

  • Динамика

    Анализ аксиоматики динамики. Понятие инерциальных систем отсчета. Область применимости механики Ньютона. Понятие взаимодействий и сил. Фундаментальные взаимодействия в природе. Силы трения, сопротивления и тяжести. Особенности движения в поле силы.

    презентация [2,9 M], добавлен 08.10.2013

  • Расчет сопротивления ограждающей конструкции

    Характеристика района строительства и назначения помещения. Теплотехнические характеристики материала стены. Расчет нормируемого сопротивления теплопередаче. Расчет и определение сопротивления паропроницанию и воздухопроницанию ограждающей конструкции.

    контрольная работа [94,2 K], добавлен 08.04.2011

  • Электроника, микроэлектроника и автоматика

    Определение эквивалентного сопротивления цепи и напряжения на резисторах. Расчет площади поперечного сечения катушки. Определение наибольших абсолютных погрешностей вольтметров. Расчет индуктивного сопротивления катушки и полного сопротивления цепи.

    контрольная работа [270,7 K], добавлен 10.10.2013

  • Опыт: свободное падение тел

    Последовательность проведения опыта, применяемое оборудование и материалы. Свободное падение как движение под действием силы тяжести, при отсутствии сопротивления воздуха. Первое исследование свободного падения тел ученым Галилеем, расчет ускорения.

    презентация [544,7 K], добавлен 25.02.2014

  • Силы в природе

    Гравитационные, электромагнитные и ядерные силы. Взаимодействие элементарных частиц. Понятие силы тяжести и тяготения. Определение силы упругости и основные виды деформации. Особенности сил трения и силы покоя. Проявления трения в природе и в технике.

    презентация [204,4 K], добавлен 24.01.2012

  • Расчет эмиттерного повторителя

    Построение принципиальной схемы эмиттерного повторителя. Расчет сопротивления резистора в цепи эмиттера и смещения повторителя. Определение входного сопротивления транзистора при включении его с общим эмиттером. Сопротивление нагрузки цепи эмиттера.

    презентация [1,9 M], добавлен 04.03.2015

  • Исследование электрических цепей при переходных процессах первого и второго рода

    Расчет силы тока и сопротивления по закону Ома. Составление характеристического уравнения и нахождение его корней через вычисление постоянной времени. Собственный магнитный поток и закон его сохранения. Построение графиков функций и схем в мультислим.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 26.01.2011

  • Расчет теплообменника

    Расчет тепловой нагрузки аппарата, температуры парового потока, движущей силы теплопередачи. Зона конденсации паров. Определение термических сопротивлений стенки, поверхности теплопередачи. Расчет гидравлического сопротивления трубного пространства.

    контрольная работа [76,7 K], добавлен 16.03.2012

  • Основы гидравлики

    Основное уравнение гидростатики, его формирование и анализ. Давление жидкости на криволинейные поверхности. Закон Архимеда. Режимы движения жидкости и гидравлические сопротивления. Расчет длинных трубопроводов и порядок определения силы удара в трубах.

    контрольная работа [137,3 K], добавлен 17.11.2014

  • Силы трения между соприкасающимися поверхностями твердых тел

    Сущность закона определения максимальной силы трения покоя. Зависимость модуля силы трения скольжения от модуля относительной скорости тел. Уменьшение силы трения скольжения тела с помощью смазки. Явление уменьшения силы трения при появлении скольжения.

    презентация [265,9 K], добавлен 19.12.2013

  • Электротехника

    Определение эквивалентной емкости схемы и энергии, запасенной ею. Расчет эквивалентного сопротивления и токов. Описание основных характеристик магнитного поля. Расчет тока в электрической лампочке и сопротивления ее нити накала, при подключении сеть 220В.

    контрольная работа [32,4 K], добавлен 17.10.2013

  • Электрический ток

    Определение силы взаимодействия двух точечных тел. Расчет напряженности электрического поля плоского конденсатора при известных показателях площади его пластины и величины заряда. Нахождение напряжения на зажимах цепи по показателям сопротивления и тока.

    контрольная работа [375,3 K], добавлен 06.06.2011

  • Датчик мгновенных температур с диапазоном измерений от 0 до 200°С

    Анализ датчика мгновенных температур, его устройство, принцип работы и область применения. Расчет датчика, определение сопротивления его чувствительного элемента, приращение сопротивления. Метрологическое обеспечение прибора, расчет погрешностей.

    курсовая работа [66,5 K], добавлен 06.08.2013

  • Исследование аэродинамических характеристик овальной трехщелевой траловой доски

    Исследование общей схемы овальных трехщелевых траловых досок и тралового лова. Анализ технических характеристик аэродинамической трубы AT-12. Изучение изменения коэффициентов лобового сопротивления и подъемной силы, в зависимости от различных углов атаки.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 15.12.2013

  • Электрический ток в металлах

    Описание опытов Стюарта, Толмена и Рикке по изучению носителей заряда в металлах. Определение направления, сопротивления и силы электрического тока в металлах. Возможности применения сверхпроводимости в проводнике в ускорителях элементарных частиц.

    презентация [1,2 M], добавлен 20.10.2012

  • Определение гравитационной постоянной и ускорения силы тяжести с помощью математического маятника

    Представления о гравитационном взаимодействии. Сущность эксперимента Кавендиша. Кинематика материальной точки. Определение ускорения силы тяжести с помощью математического маятника. Оценка абсолютной погрешности косвенных измерений периода его колебаний.

    лабораторная работа [29,7 K], добавлен 19.04.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены