Как определить коэффициент устойчивости откоса

Расчет устойчивости низового откоса

Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения для основного расчетного случая, соответствующего установившейся фильтрации в теле плотины, когда уровень воды в BБ равен НПУ, а в нижнем бьефе — максимально возможному уровню, но не более 0,2 Н_пл.

На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается поперечное сечение плотины в русловой ее части, наносится кривая депрессии, а низовой откос с переменным заложением или при наличии на нем берм усредняется. Из середины этого откоса (точка «с») проводится вертикаль СД и линия СЕ под углом 85 0 к откосу. Из точек «А» и «В» как из центров очерчиваются две дуги окружности с радиусом R, которые пересекаются в точке «0». Значение радиуса определяется как

Проведя из точки «с» дугу радиусом r = ОС/2 до пересечения с линиями СД и СЕ, находится многоугольник Oedba, в котором располагаются центры наиболее опасных поверхностей скольжения.

Расчетная кривая скольжения радиусом R должна пересекать гребень плотины и захватывать часть основания плотины, если в основании расположен нескальный грунт. В случае скального грунта основания кривая скольжения должна касаться его поверхности.

Выделенная призма обрушения разбивается на «n» отсеков шириной b = 0,1 R. Разбивку на отсеки начинают с нулевого, середина которого располагается на вертикали, проходящей через центр кривой скольжения.

Коэффициент запаса устойчивости низового откоса определяется по формуле:

где G_i — вес грунта и воды в пределах i -го отсека;

Р_i — равнодействующая давления воды по подошве i -го отсека;

j_i — угол внутреннего трения грунта i -го отсека;

a_i — угол между вертикалью и линией, соединяющей центр

кривой скольжения с серединой i -го отсека;

c_i — удельное сцепление грунта i-го отсека по линия кривой скольжения

В общем случае, если в пределах рассматриваемого отсека проходит кривая депрессии, а над отсеком имеется столб воды, вес его определяется по формуле

где — высота части отсека, от линии откоса до кривой депрессии, измеренная по его середине;

— высота части отсека, насыщенного водой (от подошвы плотины до кривой депрессии);

-высота части отсека от кривой скольжения до подошвы плотины;

h_i — высота столба воды над отсеком;

— удельный вес грунта естественной влажности и грунта тела плотины и основания насыщенного водой ;

— удельный вес воды.

взвешивающее давление определяется по формуле:

( + ₎

Расчет устойчивости низового откоса на ЭВМ показывает, что минимальный коэффициент запаса устойчивости ,

Расчёт общей и местной устойчивости

Наиболее опасные предельные состояния связаны с потерей устойчивости элементов и системы в целом. В расчётном комплексе SCAD Office имеется режим проверки устойчивости, который позволяет вычислить:

• Коэффициент запаса устойчивости (показывает во сколько раз нужно увеличить заданную нагрузку, чтобы система потеряла устойчивость);
• Форму потери устойчивости;
• Расчётные длины стержневых элементов.

Требования норм

Требования к проверке общей устойчивости стальных конструкций содержится в пункте 4.3.2 СП 16.13330.2011

Отношение критической нагрузки к расчетной для стержневых конструкций, рассчитываемых как идеализированные пространственные системы с использованием сертифицированных вычислительных комплексов (согласно 4.2.5, 4.2.6), должно быть не меньше коэффициента надежности по устойчивости системы ys = 1,3.

А к проверке железобетонных конструкций в приложении В СП 63.13330.2012 пункт В.8

При расчете на устойчивость конструктивной системы следует производить проверку устойчивости формы конструктивной системы, а также устойчивости положения конструктивной системы на опрокидывание и на сдвиг.

и в пункте 6.2.8 СП 52-103-2007:

…При расчете устойчивости формы конструктивной системы рекомендуется принимать пониженные жесткости элементов конструктивной системы (учитывая нелинейную работу материала), поскольку устойчивость конструктивной системы связана с деформативностью системы и отдельных элементов. При этом значение понижающих коэффициентов в первом приближении рекомендуется принимать, как указано в пп. 6.2.6, 6.2.7 с учетом того, что устойчивость конструктивной системы зависит от сопротивления в основном внецентренно сжатых вертикальных элементов при длительном действии нагрузки и в стадии, приближающейся к предельной. Запас по устойчивости должен быть не менее чем двукратным.

Задание исходных данных

Исходные данные для расчёта общей устойчивости системы находятся в специальных исходных данных:

В появившемся окне задаётся вид расчёта, верхняя граница поиска (граница выше которой поиск коэффициента запаса устойчивости не будет производиться, и от каких нагрузок или комбинаций будет производиться расчёт:

Более подробно об теоретическом обосновании можно прочитать в справке SCAD Office, особенно стоит обратить внимание на различия в результатах расчёта устойчивости стержней между строительными нормами и SCAD.

Анализ результатов

Коэффициент запаса устойчивости системы будет указан в протоколе, также там будет указан элемент с наименьшим коэффициентом запаса при неподвижных узлах системы.

Во вкладке перемещения — можно посмотреть формы потери устойчивости.

Во вкладке «Постпроцессоры»/»энергетический процессор» — элементы с отрицательной энергией будут ответственны за потерю устойчивости. Чем больше отрицательное значение у элемента, тем больше он отвечает за потерю устойчивости..

Дополнительная информация

А.В. Перельмутер В.И. Сливкер Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. 2011. Раздел 9. Задачи устойчивости и смежные вопросы.

Как определить коэффициент устойчивости откоса

3.9. Устойчивость кранов

Под устойчивостью крана понимается его способность противодействовать опрокидывающим моментам.

Расчет устойчивости крана производится при действии испытательной нагрузки, действии груза (грузовая устойчивость), отсутствии груза (собственная устойчивость), внезапном снятии нагрузки и монтаже (демонтаже).

Расчет устойчивости производится в соответствии с нормативными документами, например, РД 22-145-85 «Краны стреловые самоходные. Нормы расчета устойчивости против опрокидывания». Соотношение между восстанавливаю щим и опрокидывающим моментами определяет степень устойчивости крана против опрокидывания. Для разных положений крана значения опрокиды вающих и восстанавливающих моментов различны, так как изменяются значения действующих сил, их плечи и положение центра тяжести крана. Устойчивость крана должна быть обеспечена для всех его положений при любых возможных комбинациях нагрузок. К этим нагрузкам для передвижного поворотного крана относятся:

— вес поднимаемого груза;

— инерционные силы при пуске или торможении меха­ низмов крана;

— центробежные силы, возникающие при вращении поворотной части крана;

— сила давления ветра на груз и элементы крана.

Таким образом, различают грузовую устойчивость, то есть способность крана противодействовать опрокидывающим моментам, создаваемыми весом груза, силами инерции, ветровой нагрузкой рабочего состояния, и собственную устойчивость — способность крана противодействовать опрокидывающим моментам при нахождении крана в рабочем (в том числе без груза) и нерабочем состояниях.

Условия проверки грузовой устойчивости (рис. 3.26,а): кран стоит на наклонной местности, подвержен дейст­вию ветра (по нормам для рабочего состояния) и поворачивается, одновременно тормозится спускаемый груз; стрела установлена поперек пути (при установке стрелы вдоль пути может одновременно происходить и торможение движущегося крана); на кран действуют вес груза, силы инерции, возникающие при торможении спус­каемого груза и движущегося крана, силы инерции от вращения крана, ветровая нагрузка. Расчет устойчивости производится для всех вылетов.

3.26. Схема расчета устойчивости стрелового крана

Условия проверки собственной устойчивости (рис. 3.26, б): кран стоит на наклонной местности, вылет стрелы мини­мальный; кран подвержен только действию ветра (по нормам для нерабочего состояния). Расчет производится только для минимального вылета. Величина запаса устойчивости характеризуется коэффициентом устойчивости и устанавливается нормативными документами.

Коэффициентом грузовой устойчивости называют отношение момента относи­тельно ребра опрокидывания, создаваемого весом крана с учетом дополнительных нагрузок (ветро­вая нагрузка, силы инерции, возникающие при пуске или тормо­жении механизмов подъема груза, поворота или передвижения крана) и влияния наибольшего допускаемого при работе крана уклона, к моменту , создаваемому рабочим грузом относительно того же ребра. Этот коэффициент должен быть не менее 1,15, то есть :

.

Ребром опрокидывания является линия, проходящая через точку контакта колеса и рельса, относительно которой кран стремится опрокинуться.

Коэффициентом собственной устойчивости называют отношение момента, соз­даваемого весом крана, с учетом уклона пути в сторону опрокидыва­ния относительно ребра опрокидывания к моменту, создаваемому ветровой на­грузкой при нерабочем состо­янии крана относительно того же ребра опрокиды­вания. Этот коэффициент также должен быть не менее 1,15.

Для определения числовых значений коэффициентов устойчивости необходимо определить силы, действующие на кран; плечи, на которых дейст­вуют эти силы и создаваемые ими моменты. На рис. 3.26, а показан железнодорожный кран в рабочем состоянии и действующие на него силы. Точка О представляет собой ребро опрокидывания, а точка цт — положение центра тяжести крана.

Силы, действующие на кран, и плечи этих сил следующие:

= Qcos — нормальная составляющая веса крана, действующая на плече ( а+в ) относительно ребра опрокидывания;

— составляющая веса крана, действующая параллельно плоскости вращения крана на пле­че h ₂ ;

— сила давления ветра, действующая на плече h ₁ на подветренную площадь крана F_k и зависящая от удельного давления ветра р при рабочем

W ₂ = pF _г — сила давления ветра на подветренную площадь груза F _г , действующая на плече h ₃ при ветре рабочего состояния;

G_r — вес наибольшего рабочего груза, дейст­вующего на плече ( L — в ) cos + h ₃ sin ;

G _ит — сила инерции груза при торможении, действую­щая на плече ( L -в ) cos + + h ₃ sin ; величина этой силы равна:

где t _т — время торможения, с;

v _оп — скорость опускания груза, м/с, принимаемая как v _оп =1,5 v _п ;

v _п — скорость подъема груза, м/с;

G _ив — центробежная сила груза , возникающая при вращении крана и действующая на плече h ₃ относительно ребра опрокидывания. Величина этой силы:

где ;

R – радиус вращения груза, м.

При вращении крана канат, на котором висит груз, под действием силы инерции отклонится от вертикали на угол . Следовательно, радиус вращения груза превысит вылет крана на некоторую величину с. Угол отклонения каната определится из равенства

откуда следует, что

,

а ра диус вращения груза

.

Окружная скорость груза, м/ с , составляет:

,

где n – скорость вращения крана, мин -1 .

Теперь легко получить значение силы G _ив :

Подставляя в исходную формулу центробежной силы полученные выражения легко убедиться, что:

.

Суммарный восстанавливающий момент равен сумме моментов, создаваемых силами Q , G _ит , G _ив , W ₁ и W ₂ . Опрокидывающий момент создается силой G _г . Тогда коэффициент грузовой устойчивости может быть вычислен по формуле:

Угол наклона принимают равным для башенных строительных кранов примерно 1,5°, для железнодорожных, пневмоколесных, гусеничных, автомобильных и других подобных кранов, работа­ющих без выносных опор, примерно 3°, при работе на выносных опорах — 1,5°. Нормами предусмотрена проверка коэффициента грузовой статической устойчивости, то есть устойчивости крана, находящегося только под воздействием весовых нагрузок (без учета дополнительных сил и уклона площади):

Коэффициент собственной устойчивости крана

,

где M _Q — момент, создаваемый весом крана с учетом уклона пути в сторону опрокидывания;

М_в — момент ветровой на­грузки при нерабо­чем состоянии крана относительно ребра опрокидывания.

.

Грузоподъемные машины — это технические устройства циклического действия для подъема и перемещения груза. Их принято делить на домкраты, лебедки, подъемники и краны. ГПМ относятся к объектам повышенной опасности, поэтому их эксплуатация должна осуществляться в строгом соответствии с нормативными документами, в частности, в соответствии с Правилами по кранам.

Уровень требований к ГПМ зависит от условий их эксплуатации (режимов работы). Режимы работы кранов и их механизмов принимаются в соответствии со стандартом 4301/1. В зависимости от максимального числа рабочих циклов и от использования крана по грузоподъемности стандартом определены 8 групп классификации кранов, которые учитываются при выборе конкретной машины.

Основным видом силового оборудования ГПМ являются электрические двигатели, однако находят применение и двигатели внутреннего сгорания, и комбинированные: дизель-электрические, электрогидравлические и др. Особого внимания требуют канаты, используемые в качестве стропов либо тяговых органов в механизмах ГПМ.

В общем случае в состав ГПМ входит металлоконструкция и ряд механизмов: подъема, передвижения, изменения вылета, поворота. Требования к их расчету и конструированию установлены нормативными документами. Широкое применение на складах и в производственных цехах заводов находят однобалочные и двухбалочные мостовые краны общего назначения и специального назначения. Разновидностью мостовых кранов являются краны-штабелеры, применяемые преимущественно на складах тарн о- штучных грузов.

На открытых складах грузопереработка осуществляется с помощью козловых кранов и мостовых перегружателей с грузоподъемностью и пролетом, изменяющимися в широком диапазоне. С развитием контейнерных перевозок все большее применение находят козловые краны, имеющие грузоподъемность от 20 до 40 т и обеспечивающие многоярусное складирование контейнеров. Если требуется обслужить склад шириной в несколько сотен метров, то может оказаться целесообразным кабельный кран с пролетом 250…500 м.

С вышеперечисленными кранами успешно конкурируют в зоне относительно небольших грузопотоков стреловые поворотные краны: железнодорожные, автомобильные, гусеничные, башенные и др. При переработке массовых грузов в портах применяют портальные краны с разными грузозахватными устройствами. Для захвата грузов при выполнении погрузочно-разгрузочных операций ис­пользуются грузозахватные устройства как универсальные, так и специализированные.

Высокая производительность крана и безопасная работа на нем могут быть обеспечены при его устойчивом положении, исключающем возможность опроки­дывания. Правилами по кранам и соответствующими руководящими документами установлен порядок расчета устойчивости для разных условий нагружения и по­рядок ее экспериментальной проверки.

1. Назовите головные организации в области проектирования и безопасной экс­плуатации ГПМ.

2. Как принято классифицировать краны мостового типа?

3. Какие режимы работы установлены для кранов в целом и для механизмов в це­лом

4. Как устроен и работает нормально-замкнутый электромагнитный тормоз?

5. Как подобрать канат для механизма подъема крана при сдвоенном полиспасте?

6. Расскажите об устройстве двухбалочного мостового крана.

7. Чем отличается козловой кран от мостового перегружателя?

8. Как принято классифицировать стеллажные краны-штабелеры?

9. Расскажите о способах токоподвода к козловым кранам.

10. Как работает опорно-поворотное устройство стрелового крана?

11. Зачем на портальном кране устанавливается подвижный противовес?

12. Какие нагрузки учитываются при расчете грузовой устойчивости крана?

Анализ финансовой устойчивости

Финансовая устойчивость — один из элементов устойчивости организации, который отражает сбалансированность финансовых потоков и наличие средств для продолжения деятельности компании и оплаты кредитов.

Данный показатель можно назвать индикатором стабильности дел компании. Финансово устойчивой можно считать организацию, если она может свободно тратить средства, если у нее налажен механизм производства и реализации продукции, а доходы превышают расходы.

Оценка финансового состояния компании может проводиться как в долгосрочной, так и в краткосрочной перспективе. Если анализ ведется на небольшой промежуток времени, то одной из важнейших характеристик будет являться мобильность компании и ее платежеспособность. Если финансовая устойчивость анализируется на долгосрочной основе — нужно обращать внимание как раз на финансовую устойчивость, ведь именно она показывает что компания будет платежеспособна долгий период времени. От этого зависит срок жизни компании и ее конкурентоспособность, поэтому подходить к анализу нужно ответственно.

Показатели устойчивости компании делятся на 2 группы:

1. Абсолютные — финансовые запасы и источники финансирования. Запасы могут пополняться благодаря оборотным средствам и кредитам. Чтобы выйти на источники запасов, нужно быть в курсе средств предприятия, знать об источниках займов и размере источников запасов.
2. Относительные — это основа определения устойчивости. С ними работают по аналитическому методу. Главные показатели здесь — коэффициенты финансовой независимости, финансового рычага, обеспеченности собственными средствами и ряд других. Кроме того, здесь учитывается показатель краткосрочной задолженности.

Цели и задачи анализа

Анализ финансовой устойчивости помогает понять, рационально или нет компания управляет средствами. Важно, чтобы источники отвечали стратегии развития компании: иначе низкая финансовая устойчивость становится причиной неплатежеспособности предприятия, и оно не сможет совершать расчеты с партнерами и государством. Переизбыток лишних средств тоже вредит компании. Они трансформируются в излишние запасы и затраты.

Финансовая устойчивость определяется эффективным созданием запасов и расходованием денежных ресурсов, которые требуют для работы компании.

Методика анализа финансовой устойчивости

Анализ финансовой устойчивости включает в себя ряд аналитических процедур, которые используются для определения финансового состояния компании. В их числе:

1. Описание состава и структуры активов, а также источников их формирования. С этой процедуры рекомендовано начинать анализ финансовой источников. Важной здесь является оценка рациональности количества собственных и заемных средств.
2. Анализ обеспеченности запасов, исходя из их источников. Соотношение стоимости запасов, расходов и совокупности своих и заемных денежных источников — это главный показатель финансовой устойчивости компании. Обеспеченность запасов определяет платежеспособность или неплатежеспособность организации. Источники запасов характеризуются с помощью следующих показателей:
   — Оборотные средства компании.
   — Свои или находящиеся в долгосрочном займе источники запасов и затрат, работающий капитал.
   — Общая величина источников запасов и затрат.
3. Анализ относительных показателей. Он определяет финансовую устойчивость как соотношение абсолютных показателей актива и пассива баланса. Анализ коэффициентов выполняется как сравнение их с фундаментальными величинами. Также отслеживают динамику их изменения в течение нескольких лет. Данные о финансовом состоянии компании может быть получена лишь при детальном исследовании структуры активов, сроков их обращения в деньги и ряде других аналитических процедур.

Помимо этого, для анализа финансовой устойчивости можно использовать величину чистых актив и финансовый леверидж.

Информационная база для анализа

Фундаментом для анализа компании являются:

• Бухгалтерский баланс (форма №1) — это таблица, которая состоит из актива и пассива. Актив демонстрирует остатки бухгалтерских счетов, которые учитывают основные средства, запасы продукции и т.д. Пассив — остатки счетов, которые учитывают прибыль, кредиты, собственные средства и т.д.
• Отчет о прибылях и убытках (форма №2) — его составляют как за год, так и по периодам, находящимся внутри отчетного года. В нем перечислены статьи, отражающие финансовые итоги по всем направлениям.
• Отчет об изменениях капитала (форма №3) — в нем содержатся данные по состоянию капиталов и нераспределенной прибыли на последний день позапрошлого, прошлого и текущего года. Также в нем отражается состояние резервов.
• Отчет о движении денежных средств (форма №4) — он содержит данные о поступлении и расходовании.
• Приложение к бухгалтерскому балансу (форма №5) — отражает ситуацию по нематериальным активам, основным средствам, вложениям, амортизации, расходах на исследования и опыта, освоение природных ресурсов.

Этапы анализа финансовой устойчивости

1. Определение и анализ относительных и абсолютных показателей.
2. Распределение значений финансовой устойчивости по важности.
3. Поиск способов повышения платежеспособности.

Степень платежеспособности организации

Ее определяет коэффициент, который показывает количество инвестиций в имущество компании. Он определяет уровень сувенности от кредиторов. Его рассчитывают на основании бухгалтерского баланса.

Формула расчета:

КП = СК / (НСП + КПс + ДО)

где СК — собственный капитал, НСП — наиболее срочные пассивы, КПс — краткосрочные пассивы, ДО — долгосрочные обязательства.

Наилучший вариант, когда значение коэффициента колеблется между 0,5 и 0,7. Если показатель ниже, то предприятие сильно зависит от кредиторов, а его финансовое положение можно обозначить, как крайне неустойчивое.

Оценка финансовой устойчивости

Она выполняется на основании системы коэффициентов. Ниже представлены основные из них, а также формулы для их расчета. Для более подробного анализа может потребоваться гораздо больше показателей, однако этих данных хватит для базовой оценки ситуации.

Ниже приведем пример анализа финансовой устойчивости предприятия на основании некоторых полученных данных. Оговоримся, что это не полный анализ, а лишь небольшая его часть, позволяющая понять механику процесса и перенести ее на более детальное исследование.

Пример анализа финансовой устойчивости предприятия

1. Концентрация собственного капитала: она ниже нижнего предела этого показателя — 0,6. Объем активов недостаточно сформирован, в большей степени он зависит от средств, привлеченных извне.
2. Концентрация заемного капитала — коэффициент довольно высокий. Это означает, что инвесторы заинтересованы во вложении средств в предприятие, а значит, оно занимается прибыльным делом.
3. Соотношение заемного и собственного капитала. Коэффициент сокращается, что сигнализирует о снижении зависимости предприятия от внешних инвесторов.
4. Маневренность собственных средств — чем выше значение коэффициента, тем меньше финансовый риск компании.
5. Структуры долгосрочных вложений — долгосрочные обязательства у компании отсутствуют, поэтому коэффициент не рассчитывается.

Основное условие благополучия компании — регулярная оценка ее финансового состояния. Расчеты выполняются на основании данных из бухгалтерского баланса. Доверить их выполнение можно профессиональному бухгалтеру или сделать самостоятельно по существующим формулам. Даже несколько показателей могут прояснить ситуацию и дать примерную картину, которая поможет быстро отреагировать на негативные изменения.

Анализ финансовой устойчивости демонстрирует возможность предприятия успешно работать, рассказывает о потенциале его развития, позволяет сохранить баланс активов и пассивов в быстро изменяющейся среде и удерживать должный уровень платежеспособности.