Методика расчета несущей способности усовершенствованной конструкции металлического грунтового анкера раскрывающегося типа Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ГРУНТОВОГО АНКЕРА РАСКРЫВАЮЩЕГОСЯ ТИПА Галимов И.М.1, Левачев С.Н.2, Собина О.А.3, Кузин А.В.4

1Галимов Илья Мидхатович - старший преподаватель;

2Левачев Станислав Николаевич - кандидат технических наук, профессор, кафедра гидравлики и гидротехнического строительства;

3Собина Ольга Александровна - студент;

4Кузин Алесей Владимирович - студент, институт гидроэнергетического строительства Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,

г. Москва

Аннотация: в статье изложено описание усовершенствованной конструкции металлического грунтового анкера раскрывающегося типа, а также представлена методика расчета для определения несущей способности данных конструкций. Ключевые слова: заанкерованные конструкции, металлический грунтовый анкер раскрывающегося типа, несущая способность.

На сегодняшний день одними из распространенных и в то же время перспективных конструкций гидротехнических сооружений водного транспорта и континентального шельфа являются заанкерованные конструкции различного назначения. Известны многочисленные примеры применения прогрессивных конструкций в составе заанкерованных тонких стенок (для крепления грунтовых откосов, при возведении различного вида подпорных стенок, при строительстве подземных сооружений и т.д.). К данному виду гидротехнических сооружений следует отнести сооружения континентального шельфа (плавучие платформы с анкерными, якорными системами, ветряные электростанции), оградительные (волноломы) и причальные сооружения, судоходные сооружения и т.д. [1]. В качестве анкерных устройств в составе перечисленных сооружений широко применяются грунтовые анкеры, при использовании которых отмечается исключительно положительный эффект.

Из всего множества конструктивных решений анкерных устройств, целесообразно выделить несколько типов: железобетонные (в том числе буроинъекционные), металлические (в том числе раскрывающиеся) и синтетические.

Раскрывающиеся металлические анкерные системы (с раскрывающимся наконечником) (в том числе «Manta Ray») являются одними из инновационных решений конструкций анкерных устройств, которые пользуются большой популярностью за рубежом и начинают всё шире применяться в отечественной гидротехнике. Данные устройства имеют довольно широкое применение: крепление подпорных стен, шпунтовых ограждений, стен котлованов и траншей, закрепление высотных конструкций, различных инженерных сетей, крепление георешёток и других удерживающих грунт систем [2]. Однако, в процессе изучения работы раскрывающихся металлических анкерных систем, авторами данной статьи было выявлено, что данные конструкции грунтовых анкеров имеют дополнительный резерв несущей способности, обусловленный включением в работу дополнительного массива грунта. По результатам выполненных теоретических исследований

грунтовых анкерных конструкций раскрывающегося типа была сформулирована гипотеза о возможности применении в данных конструкциях второй анкерной плиты. Предлагаемая мера направлена на увеличение несущей способности анкерного устройства, а также на уменьшение погружающего усилия за счет возможности применения анкерных плит меньшей площади.

Конструктивно двухрядная система грунтового анкера раскрывающегося типа, как и анкер с одной плитой, состоит из анкерных плит и анкерной тяги (рисунок 1). В свою очередь анкерная тяга состоит из стержней, соединительных муфт и гаек. Рабочая часть анкера в предлагаемой конструкции представляет собой две опрокидывающиеся в грунте плиты, изготовленные из горячеоцинкованной стали. Плиты расположены на определенном расстоянии друг от друга в зависимости от их размеров и глубины заложения.

Основная конструктивно-технологическая особенность двухрядного анкера состоит в том, что при погружении в грунт анкерные плиты ориентированы острым концом в направлении погружения, создавая минимальное сопротивление. После того как анкер с помощью толкателя будет погружен до определенной глубины, прикладывается выдергивающая нагрузка к анкерной тяге, что обеспечит разворот плит в пространстве из продольного положения в перпендикулярное, так называемое положение «анкерного замка».

Рис. 1. Двухрядная конструкция грунтового анкера 1 - нижняя анкерная плита; 2 - верхняя анкерная плита; 3 - анкерная тяга, 4 - толкатель

Нижняя анкерная плита (находящаяся в основании) по конструкции аналогична такой же, как и применяемой в грунтовых анкерах типа «Manta Ray» (рисунок 2).

Рис. 2. Нижняя анкерная плита (вид сверху и сбоку) 18

Так, в результате поисковых разработок и исследований, была предложена конструкция верхней анкерной плиты, отличающаяся от нижней конструкцией направляющего наконечного элемента, имеющего раздвоенный вид (рисунок 3) для обеспечения поворота плиты в пространстве.

Рис. 3. Вид сверху разработанной конструкции верхней анкерной плиты 5 - проушина; 6 - втулка для крепления толкателя; 7 - втулка для крепления тяги; 8 - носовая часть в виде треугольных пластин с заостренными кромками

Узел крепления тяги к верхней анкерной плите выполнен таким образом, что обеспечивается ее боковое крепление к тяге.

Толкающий стержень включает параллельно установленный к нему дополнительный короткий стержень для задавливания верхней анкерной плиты.

После погружения грунтового анкера и его «взведения», анкерные плиты, заняв положение, перпендикулярное оси растягивающих усилий от нагрузок, действующих на подпорное сооружение, воспринимают часть этих нагрузок на себя, за счет сопротивления вышерасположенного массива грунта.

Грунтовые анкерные конструкции с двумя раскрывающимися анкерными плитами являются достаточно перспективной разработкой для многих гидротехнических, а также промышленных и гражданских сооружений. Данная усовершенствованная конструкция раскрывающегося типа может применяться для крепления:

- подпорных стен, набережных, причальных стенок и других гидротехнических сооружений;

- шпунтовых стен котлованов и траншей,

- защит из габионов на крутых склонах для предотвращения эрозии берегов водоемов, рек и каналов;

- георешеток и других удерживающих грунт систем;

- инженерных сетей от всплытия, подвижек и линейного расширения (трубопроводов, колодцев и т.д.)

- растяжек высотных конструкций.

По результатам разработки усовершенствованной анкерной конструкции раскрывающегося типа была подана заявка на выдачу патента на полезную модель № 2018136936.

Методика расчета усовершенствованной грунтовой анкерной конструкции с двумя раскрывающимися анкерными плитами

По схеме работы анкерные конструкции раскрывающегося типа с двухрядными плитами при определенных допущениях могут быть отнесены к конструкциям, подобным свайным, работающим на выдергивание, поэтому при расчете данных конструкций представляется возможным опираться на положения, содержащиеся в СП 24.13330.2011 [3].

6

При составлении методики расчета разработанной анкерной конструкции было принято решение об использовании основных положений СП 24.13330.2011 [3]. В данном документе несущую способность по грунту Fd одного анкера с приведенным диаметром плиты d < 1,2 м и длиной тяги l < 10 м допускается определять по изложенной формуле:

Fd = Ус • (1 • С + а2 -У • hI )• A (1)

Но указанная методичка расчета предусмотрена для раскрывающегося анкера с одной плитой, а разработанная конструкция состоит из двух анкерных плит, поэтому необходимо учесть наличие вышерасположенной анкерной плиты в новой методике расчета.

На основании вышеизложенного следует, что несущую способность разработанной анкерной конструкции раскрывающегося типа с двухрядными плитами при воздействии на нее выдергивающей нагрузки следует определять по формуле:

Fd =Ус •УZ [(а1 • С + а3 У h ) • A + (а2 • С2 + а4 У2 • h2) - A ] > (2)

где ус - коэффициент условий работы, зависящий от вида нагрузки,

действующей на анкер, и грунтовых условий (принимается от 0,6 до 0,8 в зависимости от грунта);

уz - дополнительный коэффициент, учитывающий ограничения деформаций по условиям эксплуатации и принимаемый от 0,2 до 0,25.

С1; С2 - расчетные значения удельных сцеплений грунта в рабочей зоне, нижней и верхней анкерных плит соответственно, кПа;

у\; у2 - осредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих

вышенижней и верхней анкерных плит соответственно (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

h ; h - глубины залегания нижней и верхней анкерных плит от поверхности грунта;

A1 и А2 - площади несущих поверхностей нижней и верхней анкерных плит соответственно;

ат; аз; а2; а4 - безразмерные коэффициенты, принимаемые в

зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта ф1 и ф2 в рабочей зоне нижней и верхней анкерных плит от 2,8 до 64,9 (а1, а3-для нижней анкерной плиты, а2, а4 - для верхней анкерной плиты).

Следует заметить, что для данной методики расчета рекомендовано применять коэффициенты условий работы, отличающиеся от изложенных в СП 24.13330.2011 для винтовых свай на 10-20%.

Необходимость введения в разработанную методику расчета дополнительного коэффициента, учитывающего ограничения деформаций по условиям эксплуатации, равного Yz = 0,2 - 0,25 возникла в ходе сопоставления результатов численного моделирования в программно -вычислительном комплексе MIDAS GTS NX, основанного на МКЭ, и аналитического расчета по разработанной методике.

Выводы к статье:

1. Разработаны принципиальные конструктивно-технологические решения, связанные с узлом крепления плит к анкерной тяге и ее раскрытия в перпендикулярное положение, что послужило основанием для совершенствования грунтовых анкерных конструкций раскрывающегося типа.

2. На основе теоретических исследований, а также результатов численного моделирования разработана методика расчета с использованием основных положений СП 24.13330.2011 [3] для определения несущей способности усовершенствованной анкерной конструкции при воздействии на нее выдергивающей нагрузки.

Список литературы

1. Левачев C.H., Халецкий B.C. Анкерные и якорные устройства в гидротехническом строительстве // Вестник МГСУ, 2011. № 5. С. 58-68.

2. Осмачкин А. Применение грунтовых анкеров для укрепления строительных конструкций // Инженерная защита, 2014. № 5. С. 68-75.

3. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция. СНиП 2.02.03-85. М., 2011. 83 с.

GENERAL APPROACH TO RECOGNITION OF OBJECTS ON MICRO IMAGES Mahali M.1, Iskakov K.T.2

'Mahali Maksat - Master;

2Iskakov Kazizat Takuadinovich -PhD, m.s., Professor,

DEPARTMENT OF SCIENCE ENGINEERING, L.N. GUMILYOVEURASIAN NATIONAL UNIVERSITY, ASTANA, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN

Abstract: the article describes the main approaches associated with the processing of microscopic images. The processing steps outlined in the article are complex algorithmic procedures that are to be automated.

Keywords: microscopic images, analysis, recognition, segmentation algorithms.

Pattern recognition as one of the directions of computer graphics allows you to solve a wide range of tasks and includes the processing and analysis of data. The data may include aerospace images, signals in technical systems, medical images and many other data, the scope of which is expanding, and the processing and analysis procedures are becoming increasingly complex.

Pattern recognition systems belong to the class of intelligent systems, since provide support in decision making and are based on three basic principles:

- the principle of comparison with the standard;

- the principle of clustering;

- principle of commonality of properties.

The role of analysis and processing of microscopic images in medicine has increased most significantly. Diagnosis of diseases, and subsequently, and medical procedures are based on data obtained by methods of medical imaging. Usually, images obtained by microscopic examination have some distortions in the quality of pictures of histological objects, since they are characterized by noise, sharpness and fuzzy boundaries of objects. Addressing issues related to improving image quality requires high professionalism in their adjustment to ensure the accuracy and reliability of research results. And so the diversity of research in the field of intellectual analysis of microscopic images indicates the scale of the tasks and the high significance of the results obtained.

The largest project is the development of a cognitive system by IBM Watson, which today is the largest medical knowledge base. However, many medical and clinical