Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения
Разработана дискретная модель сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения. Проведен аналізсобственных форм и частот колебаний анкеров и определены их зависимости от функционального состояния сооружения, а именно от закрепления замков анкеров и жесткости стержней. The discrete model o...
Saved in:
| Published in: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102477 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения / Н.И. Бурау, Ю.В. Клефа, Э.В. Кулиш // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 3. — С. 40-43. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860120187728035840 |
|---|---|
| author | Бурау, Н.И. Клефа, Ю.В. Кулиш, Э.В. |
| author_facet | Бурау, Н.И. Клефа, Ю.В. Кулиш, Э.В. |
| citation_txt | Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения / Н.И. Бурау, Ю.В. Клефа, Э.В. Кулиш // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 3. — С. 40-43. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description | Разработана дискретная модель сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения. Проведен аналізсобственных форм и частот колебаний анкеров и определены их зависимости от функционального состояния сооружения, а именно от закрепления замков анкеров и жесткости стержней.
The discrete model of complex construction of an anchor against landslide construction is developed. The analysis ofanchors oscillations shapes and frequencies is carried out for different operating conditions of against landslide construction,the functional dependencies of natural frequencies on fixation and rigidity of rods are defined.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:38:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 624.131.1
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫХ АНКЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции
противооползневого анкерного сооружения
Н. И. БУРАУ, д-p. техн. наук, Ю. В. КЛЕФА, Э. В. КУЛИШ, инженеры (НТУУ «Киевский политехнический институт»)
Разработана дискретная модель сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения. Проведен анализ
собственных форм и частот колебаний анкеров и определены их зависимости от функционального состояния со-
оружения, а именно от закрепления замков анкеров и жесткости стержней.
The discrete model of complex construction of an anchor against landslide construction is developed. The analysis of
anchors oscillations shapes and frequencies is carried out for different operating conditions of against landslide construction,
the functional dependencies of natural frequencies on fixation and rigidity of rods are defined.
Приведенные в работе [1] результаты анализа дис-
кретной модели противооползневого анкерного
устройства показали, что для диагностики состо-
яния нагружения анкера, выделения признака
уменьшения натяга и определения характера его
зависимости от изменяющейся растягивающей си-
лы целесообразно использовать изменения пере-
мещений подпорной стенки и собственных форм
и частот анкера. Для отдельного анкера были про-
ведены теоретические исследования и модельные
эксперименты с целью установления функцио-
нальных зависимостей вибрационных характерис-
тик подпорной стенки и стержня анкера от па-
раметров, которые характеризуют изменение
состояния анкерного противооползневого уст-
ройства (натяжение анкера, жесткость стержня).
На практике противооползневые анкерные со-
оружения, которые устанавливаются в потенци-
ально опасных местах, представляют собой слож-
ные инженерные сооружения, состоящие из мно-
жества анкеров с жестко закрепленными по по-
верхности и между собой подпорными стенками
(рис. 1). Необходимое количество анкеров в таких
сооружениях определяется площадью укрепляе-
мой территории, эколого-геологическими услови-
ями, наличием расположенных на укрепляемой
территории зданий и сооружений [2]. Достаточно
высокая плотность установки анкеров повышает
эффективность защиты территории в случае воз-
никновения и распространения оползневых про-
цессов. Однако сложность реальной конструкции
противооползневых сооружений обусловливает
необходимость исследований более сложных, чем
приведенные в работе [1], диагностических мо-
делей контролируемого объекта. Поэтому в дан-
ной работе объектом исследований является часть
противооползневого сооружения, состоящая из
трех жестко соединенных плит подпорной стенки
с анкерами.
Целью данной статьи является моделирование
сложной конструкции противооползневого соору-
жения, определение и анализ собственных частот
отдельных анкеров, находящихся в составе слож-
ной конструкции, в зависимости от способа зак-
репления и состояния анкера.
Для построения дискретной модели указанной
выше конструкции стержни анкеров моделирова-
ли стальными тросами одинаковой длины (15 м)
из углеродистой стали со следующими характе-
ристиками: плотность 7850 кг/м3; модуль упру-
гости 2,05 Н/м2; коэффициент Пуассона 0,29; мо-
дуль сдвига 8 Н/м2; предел прочности при растя-
жении 5,85 Н/м2. Для моделирования подпорной
стенки использована модель бетонной плиты с ха-
рактеристиками: плотность 2000 кг/м3; модуль
упругости 2,75 Н/м2; коэффициент Пуассона 0,2.
© Н. И. Бурау, Ю. В. Клефа, Э. В. Кулиш, 2011 Рис. 1. Противооползневые анкерные сооружения в АРК
40 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2011
Во всех модельных экспериментах использовано
закрепление плиты по поверхности.
Анализ собственных частот анкеров в зави-
симости от условий закрепления их замковых
устройств. Моделирование сложной конструкции
противооползневого устройства проводили для
следующих условий:
– подпорные стенки анкеров жестко соединены
между собой и жестко закреплены по поверхности;
– жесткость всех стержней анкеров принима-
ется равной и постоянной во всех модельных эк-
спериментах;
– замковые устройства всех трех анкеров жес-
тко закреплены, последовательно определяются
собственные частоты каждого анкера по первым
трем формам колебаний;
– замковые устройства всех трех анкеров не
закреплены (свободные концы стержней), после-
довательно определяются собственные частоты
каждого анкера по первым трем формам колеба-
ний.
Примеры колебаний одного их стержней (ле-
вого) по трем формам для жесткого закрепления
замковых устройств приведены на рис. 2, а ре-
зультаты определения собственных частот стер-
жней в табл. 1.
Как видно из приведенных результатов, для
анализируемой конструкции противооползневого
анкерного сооружения собственные частоты стер-
жней всех трех анкеров совпадают по значениям
для каждой формы колебаний и для одних и тех
же условий закрепления стержней. Собственные
частоты стержней анкеров с закрепленным зам-
ком превышают соответствующие частоты для ан-
керов со свободным (незакрепленным) замком в
6,4 раза по первой форме колебаний, в 2,8 раза
по второй и практически в 2 раза по третьей. Такое
изменение собственных частот может иметь место
в случае, если под действием оползневых процес-
сов анкер будет вырван из коренной породы. В
этом крайнем случае наибольшее изменение соб-
ственной частоты происходит по первой форме
колебаний.
Чтобы установить функциональную зависи-
мость изменения собственных частот от условия
закрепления анкеров в рассматриваемой конс-
трукции противооползневого сооружения прове-
ден цикл модельных экспериментов для следую-
щих условий:
– подпорные стенки анкеров жестко соединены
между собой и жестко закреплены по поверхности;
– жесткость всех стержней анкеров принима-
ется равной и постоянной во всех модельных эк-
спериментах;
– в исходном состоянии замковые устройства
всех трех анкеров жестко закреплены, анализиру-
ются колебания, когда в сооружении последователь-
но каждый из анкеров может быть вырван из ко-
ренной породы;
– в исходном состоянии замковые устройства
всех трех анкеров жестко закреплены, анализи-
руются колебания, когда в сооружении последо-
вательно по два из трех анкеров становятся не-
закрепленными, т.е. могут быть вырваны из ко-
ренной породы;
Результаты моделирования приведены в табл. 2.
Как видно из полученных результатов, для оди-
наковых по размерам, характеристикам и функ-
циональному состоянию анкеров собственные
частоты конструкции из трех анкеров практически
не зависят от пространственного положения ан-
кера с дефектом закрепления. Если учесть резуль-
таты, приведенные в табл. 1 для случая закреп-
Т а б л и ц а 1 . Собственные частоты стержней конструкции
из трех анкеров для различных условий закрепления замков
анкеров, Гц
Форма
колебаний
Стержень Замок
закрепленный незакрепленный
1
левый 0,491436 0,076998
правый 0,491491 0,076999
центральный 0,491577 0,077000
2
левый 1,355181 0,482281
правый 1,355841 0,482381
центральный 1,356142 0,482427
3
левый 2,657598 1,349643
правый 2,659305 1,350525
центральный 2,660249 1,350556
Рис. 2. Колебания левого стержня анкеров с закрепленными
замками по первой (а), второй (б) и третьей (в) формам
Т а б л и ц а 2 . Собственные частоты конструкции из трех ан-
керов с дефектом закрепления, Гц
Форма
колебаний
Незакрепленный замок анкера
одного двух
левый правый центр. правый
и центр.
левый
и центр.
левый и
правый
1 0,08 0,07 0,07 0,04 0,045 0,04
2 0,48 0,49 0,48 0,32 0,31 0,33
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2011 41
ленных замков всех трех анкеров рассматривае-
мой конструкции противооползневого сооруже-
ния, можно получить зависимость изменения соб-
ственных частот по первым трем формам коле-
баний от состояния конструкции противоополз-
невого сооружения, состоящего из трех анкеров.
Значения приведенных частот fi*/ fi0 (i = 1; 2; 3),
где fi0 — значение собственной частоты по i-й
форме колебаний для случая закрепленных замков
всех трех анкеров (состояние S0), fi* — значение
собственной частоты по i-й форме колебаний с
незакрепленными замками одного из анкеров
(состояние S1) или двух анкеров (состояние S2),
приведены в табл. 3.
Как видно из приведенных результатов, если
под воздействием оползневых процессов стер-
жень одного анкера вырван из коренной породы,
собственная частота такого сооружения значи-
тельно уменьшается по всем трем формам коле-
баний: в 7 раз по первой; в 2,8 — по второй; почти
в 2 раза по третьей. Еще более значительное
уменьшение частот наблюдается, если два из трех
анкеров противооползневого сооружения вырва-
ны из коренной породы: в 12,5 раз — по первой
форме; в 4,2 — по второй; в 2,3 раза — по третьей
форме колебаний. Наибольшее изменение часто-
ты имеет место по первой форме колебаний, что
может служить диагностическим признаком из-
менения состояния закрепления анкера и исполь-
зоваться для диагностики функционального сос-
тояния анкерного противооползневого сооруже-
ния.
Анализ собственных частот анкеров в зави-
симости от изменения жесткости их стержней.
Отдельный модельный эксперимент провели для
анализа влияния на собственные частоты умень-
шения жесткости стержня одного из анкеров
сложной конструкции противооползневого соору-
жения. Как и в предыдущих исследованиях [2, 3],
уменьшение жесткости ΔC стержня анкера ис-
пользовали для имитации уменьшения натяжения
анкера.
В данном модельном эксперименте моделиро-
вали конструкцию противооползневого сооруже-
ния, состоящую из трех анкеров с подпорными
стенками, для следующих условий:
– замковые устройства всех трех анкеров жес-
тко закреплены;
– в исходном состоянии жесткость всех трех
анкеров принимается равной;
– подпорные стенки анкеров жестко закрепле-
ны между собой и закреплены по поверхности;
– жесткость одного анкера (левого) изменялась
в каждом модельном эксперименте (уменьша-
лась), относительное изменение жесткости при-
нималось равным ΔC = 0,15; 0,25;
– для анкера с уменьшающейся жесткостью оп-
ределялись собственные частоты по первым трем
формам колебаний.
Результаты моделирования приведены в табл. 4.
Результаты, приведенные в табл. 4 для
ΔC = 0,15, являются очень близкими к результатам
моделирования одного анкера с закрепленным
замком в [1]. Дальнейшее уменьшение жесткости
анкера приводит к еще более существенному
уменьшению собственных частот, в особенно по
первой форме колебаний — более, чем в три раза.
Если учесть результаты анализа собственных час-
тот, приведенные в табл. 3, можно сделать вывод,
что изменение собственных частот при умень-
шении жесткости анкера находится в пределах пе-
рехода противооползневого устройства из
функционального состояния S0 в состояние S1. Ес-
ли в результате измерений и анализа импульсного
отклика контролируемого анкера значение приве-
денной частоты по первой форме колебаний будет
меньше единицы и больше порогового значения,
соответствующего состоянию S1, это будет приз-
наком изменения (уменьшения) натяжения анкера
под воздействием оползневых процессов. Если же
значение приведенной частоты по первой форме
колебаний станет меньше порогового значения,
это будет признаком того, что анкер вырван из ко-
ренной породы и не выполняет своей поддержи-
вающей и защитной функции.
Выводы
Разработана дискретная модель сложной конс-
трукции противооползневого сооружения, содер-
жащая три анкера с подпорными стенками, кото-
рые жестко закреплены между собой и по поверх-
ности. Для данной модели определены собствен-
ные частоты отдельных анкеров, находящихся в
составе конструкции, в зависимости от способа
закрепления и состояния анкера.
В результате моделирования сооружения с не-
закрепленными и закрепленными замками стер-
Т а б л и ц а 4 . Значения приведенных собственных частот в
зависимости от уменьшения жесткости стержня
fi*/fi0
ΔC
0 0,15 0,25
i=1 1 0,73 0,32
i=2 1 0,75 0,55
i=3 1 0,75 0,54
Таблица 3. Значения приведенных собственных частот в зави-
симости от закрепления замков анкеров
fi*/fi0
Состояния
S0 S1 S2
i=1 1 0,14 0,08
i=2 1 0,36 0,24
i=3 1 0,51 0,44
42 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2011
жней определены собственные частоты, которые
для каждого из условий закрепления стержней
всех трех анкеров совпадают для каждой формы
колебаний. Собственные частоты стержней анке-
ров с закрепленным замком превышают соответ-
ствующие частоты для анкеров со свободным (не-
закрепленным) замком в 6,4 раза по первой форме
колебаний, в 2,8 раза по второй и почти в 2 раза
по третьей формам колебаний.
Проведено моделирование и исследование вли-
яния изменения функционального состояния эле-
ментов сооружения на собственные частоты по
первым трем формам колебаний. В результате мо-
делирования дефектов закрепления стержней ус-
тановлено, что если стержень одного или двух ан-
керов вырван из коренной породы (замок не зак-
реплен), собственная частота такого сооружения
значительно уменьшается по всем трем формам
колебаний. Наибольшее изменение частоты имеет
место по первой форме колебаний — в 7 раз для
незакрепленного замка одного анкера и в 12,5 ра-
за, если незакрепленными станут два из трех ан-
керов.
Проведено моделирование и анализ влияния на
собственные частоты уменьшения жесткости
стержня одного из анкеров сложной конструкции
противооползневого сооружения. В результате ус-
тановлено, что уменьшение жесткости стержня
одного из анкеров приводит к уменьшению соб-
ственных частот по первой форме колебаний в
1,4 раза для ΔC = 0,15 и более, чем в три раза
для ΔC = 0,25. Изменения собственной частоты
по первой форме колебаний целесообразно ис-
пользовать в качестве диагностического признака
изменения функционального технического состо-
яния противооползневого анкерного сооружения.
Полученные результаты являются новыми и
будут использованы для разработки системы виб-
рационной диагностики функционального техни-
ческого состояния противооползневых анкерных
сооружений.
1. Бурау Н. И., Клефа Ю. В., Кулиш Э. В. Разработка ме-
тода диагностики функционального технического
состояния элементов конструкций противооползне-
вых анкерных сооружений. Сообщение 1. Анализ
напряженно-деформированного состояния и собс-
твенных частот анкера // Техн. диагностика и нераз-
руш. контроль. — 2011. — №2. — С. 40–45.
2. Гинзбург Л. К. Противооползневые удерживающие конс-
трукции. — М.: Стройиздат, 1979. — 81 с.
3. Theoretical bases of vibration diagnostics of anchor against
landslide constructions / N. Bouraou, Iu. Klofa, Yu. Zsukov-
skij, E. Kulish // Vibrations in Physical Systems. — 2010. —
24. — P. 63–68.
Поступила в редакцию
06.04.2011
Национальная конференция по НК
в Хорватии — научный тур
Хорватское общество по неразрушающему контролю приглашает членов Украинского
общества НКТД принять участие в национальной конференции "MATEST", которая
состоится 2 – 5 ноября 2011 г. в Хорватии, г. Сплит.
После завершения конференции намечено провести туристическую поездку по Хорватии
(Сплит – Дубровник) и Италии (Неаполь – Рим – Бари – остров Искья (термальные
источники)).
В г. Брешия (Италия) 1 – 12 ноября состоится сессия Международной академии нераз-
рушающего контроля под названием "Будущее NDT". На сессии будут представлены инте-
ресные доклады по актуальным вопросам неразрушающего контроля.
Украинское общество неразрушающего контроля и технической диагностики приглашает
всех желающих принять участие в работе конференции, а также при желании — в туристичес-
кой поездке.
По организационным вопросам просьба обращаться в Секретариат УО НКТД:
(044) 200-46-66, 205-22-49, 525-95-29.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2011 43
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102477 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3474 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:38:53Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бурау, Н.И. Клефа, Ю.В. Кулиш, Э.В. 2016-06-12T02:22:08Z 2016-06-12T02:22:08Z 2011 Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения / Н.И. Бурау, Ю.В. Клефа, Э.В. Кулиш // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 3. — С. 40-43. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0235-3474 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102477 624.131.1 Разработана дискретная модель сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения. Проведен аналізсобственных форм и частот колебаний анкеров и определены их зависимости от функционального состояния сооружения, а именно от закрепления замков анкеров и жесткости стержней. The discrete model of complex construction of an anchor against landslide construction is developed. The analysis ofanchors oscillations shapes and frequencies is carried out for different operating conditions of against landslide construction,the functional dependencies of natural frequencies on fixation and rigidity of rods are defined. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Производственный раздел Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения Development of method of diagnostics of functional technical condition of structural elements of antislide anchoring constructions. Information 2. Analysis of natural forms and frequencies of a complex structure of anti-slide anchoring construction Article published earlier |
| spellingShingle | Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения Бурау, Н.И. Клефа, Ю.В. Кулиш, Э.В. Производственный раздел |
| title | Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения |
| title_alt | Development of method of diagnostics of functional technical condition of structural elements of antislide anchoring constructions. Information 2. Analysis of natural forms and frequencies of a complex structure of anti-slide anchoring construction |
| title_full | Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения |
| title_fullStr | Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения |
| title_full_unstemmed | Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения |
| title_short | Разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений Сообщение 2. Анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения |
| title_sort | разработка метода диагностики функционального технического состояния элементов конструкций противооползневых анкерных сооружений сообщение 2. анализ собственных форм и частот сложной конструкции противооползневого анкерного сооружения |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102477 |
| work_keys_str_mv | AT burauni razrabotkametodadiagnostikifunkcionalʹnogotehničeskogosostoâniâélementovkonstrukciiprotivoopolznevyhankernyhsooruženiisoobŝenie2analizsobstvennyhformičastotsložnoikonstrukciiprotivoopolznevogoankernogosooruženiâ AT klefaûv razrabotkametodadiagnostikifunkcionalʹnogotehničeskogosostoâniâélementovkonstrukciiprotivoopolznevyhankernyhsooruženiisoobŝenie2analizsobstvennyhformičastotsložnoikonstrukciiprotivoopolznevogoankernogosooruženiâ AT kulišév razrabotkametodadiagnostikifunkcionalʹnogotehničeskogosostoâniâélementovkonstrukciiprotivoopolznevyhankernyhsooruženiisoobŝenie2analizsobstvennyhformičastotsložnoikonstrukciiprotivoopolznevogoankernogosooruženiâ AT burauni developmentofmethodofdiagnosticsoffunctionaltechnicalconditionofstructuralelementsofantislideanchoringconstructionsinformation2analysisofnaturalformsandfrequenciesofacomplexstructureofantislideanchoringconstruction AT klefaûv developmentofmethodofdiagnosticsoffunctionaltechnicalconditionofstructuralelementsofantislideanchoringconstructionsinformation2analysisofnaturalformsandfrequenciesofacomplexstructureofantislideanchoringconstruction AT kulišév developmentofmethodofdiagnosticsoffunctionaltechnicalconditionofstructuralelementsofantislideanchoringconstructionsinformation2analysisofnaturalformsandfrequenciesofacomplexstructureofantislideanchoringconstruction |