Коэффициент зависящий от угла естественного откоса материала

Коэффициенты углов естественных откосов

После подсчёта объёма земляных работ, подлежащих копке, необходимо определить объёмы работ обратной засыпки и объё- мы земли, подлежащие вывозу со строительной площадки:

V_обр – объём обратной засыпки

V_гр – объём земляных работ, подлежащих копке

V_фунд – объём фундаментов

V_фунд.б. – объём фундаментных балок

К_ост. – степень разрыхлённости грунта после его осадки и уплотнения, выраженная в процентах к его естественному состо- янию.

Разрыхлённость грунта – это способность грунта увеличи- ваться в объёме при разработке вследствие потери связей между частицами грунта.

Увеличение объёма грунта характеризуется коэффициентами первоначального разрыхления К_р и остаточного разрыхления К_ост

Коэффициент первоначального разрыхления К_р представляет собой отношение объёма разрыхлённого грунта к его объёму в естественном состоянии и составляет:

– для песчаных грунтов — 1.08….1.17

– для суглинистых грунтов — 1.14….1.28

– для глинистых грунтов — 1.24….1.3

Коэффициент остаточного разрыхления (К_ост) характеризует остаточное увеличение объёма грунта (по сравнению с естествен ным состоянием) после его уплотнения под действием массы вышележащих слоёв, атмосферных осадков, движения транс- порта или механического уплотнения. Коэффициент остаточ- ного разрыхления обычно на 10-20% меньше величины К_р для этих же грунтов (табл. 2).

Таким образом, надо учитывать, что объёмы грунта, подлежа- щие вывозу со строительной площадки, будут большими, чем этот же грунт в плотном теле. Это увеличение зависит от коэф- фициента первоначального разрыхления, который определяется категорией грунта.

Показатели разрыхлённости грунтов

Строительные организации при подготовке территории к стро- ительству обязаны снимать плодородный слой почвы с целью его дальнейшего использования для благоустроительных работ. Рас- тительный слой почвы перемещают в специальные резервные отвалы за пределы строительной площадки.

В условиях Западного Урала плодородный слой ориентировоч- но равен 10см. Плодородный слой необходимо снимать с контура строящегося здания плюс по 10м с каждой стороны здания.

Кроме того, необходимо предусматривать места для складиро- вания резервного грунта для обратных засыпок траншей и кот- лованов. Эти места должны учитываться при разработке строи- тельного генерального плана, и они не должны служить препят- ствием для выполнения других строительных и монтажных работ.

При выборе типа экскаватора, кроме самого объёма работ, необходимо учитывать глубину копки котлована и характер выемки, место отвала грунта, наличие грунтовых вод и другие технологические факторы.

В зависимости от объёмов земляных работ и глубины копки котлована можно ориентироваться на область применения основ- ных землеройных машин, приведённых в табл. 3.

Дата добавления: 2014-12-30 ; просмотров: 27 ; Нарушение авторских прав

Коэффициент устойчивости откоса и склона по нормам СП

Нормирование коэффициент устойчивости откосов и склонов приведено в следующих нормативных документах:

• СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*;
• СП 116.13330.2012 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003;
• ОДМ 218.2.078-2016 Методические рекомендации по выбору конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования.

Выделим положения данных нормативных документов, которые касаются коэффициента устойчивости откоса и склона.

Согласно СП 22.13330.2016:

п.5.1.9 Проверку оснований по несущей способности следует проводить в случаях, если:

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

Проверку оснований по несущей способности в случаях, приведенных в перечислениях а, б и в, следует проводить с учетом конструктивных мероприятий, предусмотренных для предотвращения смещения проектируемого фундамента.

Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует проводить проверку несущей способности основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства.

п.5.7.2 Расчет оснований по несущей способности проводят исходя из условия

где F — расчетная нагрузка на основание, кН, определяемая в соответствии с требованиями п.5.2 СП 22.13330.2016;

F_u — сила предельного сопротивления основания, кН;

γ_c — коэффициент условий работы, принимаемый:

• • • для песков, кроме пылеватых — 1,0;
    • для песков пылеватых, а также глинистых грунтов в стабилизированном состоянии — 0,9;
    • для глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии — 0,85;
    • для скальных грунтов:
    • невыветрелых и слабовыветрелых — 1,0
    • выветрелых — 0,9
    • сильновыветрелых — 0,8;

γ_n — коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений геотехнических категорий 3, 2 и 1.

Примечание — В случае неоднородных грунтов средневзвешенное значение принимают в пределах толщины b₁+0,1b (но не более 0,5b) под подошвой фундамента, где b — сторона фундамента, м, в направлении которой предполагается потеря устойчивости, а b₁ =4 м.

Согласно СП 116.13330.2012:

п.5.1.6 При выборе защитных мероприятий и сооружений и их комплексов следует учитывать виды возможных деформаций склона (откоса), уровень ответственности защищаемых объектов, их конструктивные и эксплуатационные особенности.

Виды противооползневых и противообвальных сооружений и мероприятий следует выбирать на основании расчетов общей и местной устойчивости склонов (откосов), т.е. устойчивости склона (откоса) в целом и отдельных его морфологических элементов, данных мониторинга.

п.5.2.1 Противооползневые и противообвальные сооружения и их конструкции проектируются по методу предельных состояний. При этом расчеты производятся по двум группам предельных состояний, которые включают:

первая (полная непригодность сооружения к дальнейшей эксплуатации):

• • • расчеты общей прочности и устойчивости системы сооружение — грунтовый массив (откос, склон);
    • расчеты прочности и устойчивости отдельных элементов сооружения, разрушение которых приводит к прекращению эксплуатации сооружения;
    • расчеты перемещений сооружений и конструкций, от которых зависит прочность или устойчивость сооружения в целом, а также прочность или устойчивость объектов на защищаемой территории и др.;

вторая (непригодность к нормальной эксплуатации):

• • • расчет оснований, откосов, склонов и элементов конструкции, разрушение которых не приводит все сооружение в непригодное состояние, на местную прочность;
    • расчеты по ограничению перемещений и деформаций сооружений, прилегающих территорий и объектов на них расположенных;
    • расчеты по образованию или раскрытию трещин и строительных швов.

5.2.2 Расчет противооползневых и противообвальных сооружений, проектируемых откосов и склонов производится исходя из условия

где F— расчетное значение обобщенного силового воздействия на сооружение или его конструктивные элементы (сила, момент, напряжение), определяемое в соответствии с СП 20.13330, деформации (смещения) или другие параметры, по которым производится оценка предельного состояния;

Ψ — коэффициент сочетания нагрузок, принимающий значения:

При расчетах по предельным состояниям первой группы:

• • • для основного сочетания эксплуатационного периода Ψ = 1,0;
    • то же, для строительного периода и ремонта Ψ = 0,95;
    • для особого сочетания нагрузок, в том числе сейсмической нагрузки на уровне проектного землетрясения (ПЗ) годовой вероятностью 0,01 Ψ =0,95;
    • прочих нагрузок годовой вероятностью 0,001 и максимального уровня расчетного землетрясения (МРЗ) Ψ =0,90.

При расчетах по предельным состояниям второй группы на основное сочетание нагрузок Ψ = 1,0;

R — расчетное значение обобщенной несущей способности, прочности, деформации (смещения) или другого параметра, устанавливаемого соответствующими нормами проектирования в зависимости от типа конструкции и используемых материалов с учетом коэффициентов надежности по материалу γ_m и (или) грунту γ_g ;

γ_n — коэффициент надежности по ответственности сооружения:

При расчетах по предельным состояниям первой группы в зависимости от уровня ответственности, согласно ГОСТ Р 54257:

При расчетах по предельным состояниям второй группы γ_n = 1,00.

При расчетах устойчивости склонов, сохраняемых в естественном состоянии, γ_n принимается как для сооружения или территории, которые могут перейти в непригодное состояние при разрушении склона.

При расчетах природных склонов γ_n =1,0;

γ_d — коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств материалов со временем, степень точности исходных данных, приближенность расчетных схем, тип сооружения, конструкции или основания, вид материала и другие факторы; устанавливается в диапазоне

нормами проектирования отдельных видов сооружений.

п.5.2.3 Расчет устойчивости проектируемых склонов и откосов в соответствии с зависимостью 5.1 допускается выполнять только для простейших форм поверхности скольжения, отделяющей призму обрушения от неподвижного массива грунта (в виде отрезка прямой или окружности). В этом случае зависимость 5.1 записывается в виде:

где k_st = γ_n ·Ψ/γ_d — нормированное значение коэффициента устойчивости склона (откоса);

k_st — расчетное значение коэффициента устойчивости, определяемое как отношение удерживающих сил (моментов) R , действующих вдоль линии скольжения, к сдвигающим силам (моментам) F .

В общем случае расчеты устойчивости выполняются при произвольных формах поверхности скольжения. При этом условие 5.1 принимает вид

В этом случае под коэффициентом устойчивости k_st понимают число, на которое следует разделить исходные прочностные характеристики грунта tgφ и c , чтобы ограниченный данной пробной поверхностью скольжения массив пришел в состояние предельного равновесия.

При этом, соотношение между нормальными σ_n и касательными τ_nt напряжениями по всей поверхности скольжения, соответствующее предельному состоянию призмы обрушения, отвечает условию

где φ_I = arctg(tgφ /k_st) и c_I =c/k_st — значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта, при которых наступает сдвиг грунта, соответственно.

Коэффициент устойчивости склона (откоса) находят как минимальное значение k_st по всем возможным пробным поверхностям скольжения.

Нахождение коэффициента устойчивости склона (откоса) может производиться как с использованием традиционных методов теории предельного равновесия (с разбиением призмы оползания на отсеки или без оного), так и упругопластическими расчетами методом конечных элементов с использованием метода снижения прочностных характеристик.

Согласно ОДМ 218.2.078-2016:

п.6.4.2 В общем случае, надежность конструкции по критериям прочности и устойчивости считается обеспеченной при выполнении условия

где F — расчетное значение обобщенного силового воздействия (сила, момент, напряжение), деформации или другого параметра, по которому производится оценка предельного состояния;

R — расчетное значение обобщенной несущей способности, деформации или другого параметра конструкции;

η_с — коэффициент сочетания нагрузок для основного сочетания нагрузок и воздействий в период нормальной эксплуатации — 1,00; то же — для периода строительства и ремонта — 0,95;

γ_f — коэффициент надежности по нагрузке по таблице 5;

γ_c — коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств материалов во времени, степень точности исходных данных и прочие факторы, при расчете элементов на нагрузки строительного периода принимается γ_c=1,0, при расчете на нагрузки эксплуатационного периода γ_c=1,15;

γ_n — коэффициент надежности по ответственности сооружения (при расчетах по предельным состояниям I группы γ_n=1,15, II группы γ_n=1,0).

Коэффициенты надежности следует принимать с учетом требований ГОСТ 27751, СП 20.13330.2011, СП 38.13330.2012, СП 58.13330.2012, СП 116.13330. 2012.

Указанные значения коэффициентов надежности могут быть изменены для случаев установленных нормативными документами на проектирование отдельных видов элементов конструкций или в соответствии с Техническим заданием на проектирование.

Таблица 5 — Значения коэффициентов надежности по нагрузке (ОДМ 218.2.078-2016)

Коэффициент надежности по нагрузке γ_f

Собственный вес элементов конструкций и материалов 2)

Напорное давление, вызванное сезонными и суточными колебаниями уровней, подпором грунтовых вод

Давление воды непосредственно на поверхности сооружения и основания, силовое воздействие фильтрующей воды; волновое давление; поровое давление

1) Коэффициенты перегрузки, указанные в скобках, принимают в тех случаях, когда возможное уменьшение нагрузки ухудшает работу конструкции (при расчетах на опрокидывание, сдвиг).
2) Коэффициент надежности по нагрузке γ_f следует принимать равным единице для всех грунтовых нагрузок и собственного веса сооружения, вычисленных с применением расчетных значений характеристик грунтов (удельного веса и характеристик прочности) и материалов (удельного веса бетона и др.), определенных в соответствии со строительными нормами и правилами на проектирование оснований и отдельных видов сооружений.
3) В таблице приведены коэффициенты надежности по нагрузке для расчетов по I группе предельных состояний.

VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2015

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

• Авторы
• Файлы работы
• Сертификаты

Угол естественного откоса широко используется при проектировании оборудования для хранения, транспортирования и переработки сыпучих материалов. Численные значения угла зависят от аутогезия, внутреннего трения и плотности упаковки частиц [1, 2].

Целью данного исследования является экспериментальное определение углов естественного откоса углеродных наноматериалов, которые производятся в промышленных масштабах на ОАО «ЗАВКОМ».

Методика определения углов естественного откоса

Известны разные конструкции устройств для определения углов естественного откоса [3, 4, 5]. В данной работе углы определялись на установке [6], которая представлена на рис.1. Установка состоит из основания 1, направляющей 2 и цилиндра 3, на поверхности которого имеется шкала. Процедура определения угла естественного откоса заключалась в следующем: цилиндр в направляющей устанавливали на основание; в цилиндр засыпали исследуемый материал; цилиндр поднимали вверх и материал из трубы высыпался на основание, образуя конус из зернистого материала; затем

Рис. 1. Общий вид установки цилиндр 3 опускали вниз до момента касания с зернистым материалом; по шкале определяли высоту усеченного конуса H, при известных значениях диаметра нижнего основания Dи верхнего – dрассчитывали угол естественного откоса α_ест :

С каждым материалом проводили по три серии, т.е. каждый из соавторов проводил одну серию измерений. В каждой серии проводили по 10 опытов и полученные результаты обрабатывали по стандартным методикам.

Углы естественного откоса определяли для следующих углеродных наноматериалов:

«Таунит»; «Таунит – М»; «Таунит – МД». Результаты экспериментов приведены в табл.1.

Таблица 1. Значения углов естественного откоса.

Угол естественного откоса, град.

Как видно из табл. отклонения углов от средних значений, на наш взгляд, существенны. По всей видимости это можно объяснить неодинаковыми значениями насыпной плотности в разных опытах. Из этого можно сделать вывод о том, что методика определения углов и, вполне возможно, устройство нуждаются в доработке и строгой регламентации процесса подготовки материала к процедуре определения угла естественного откоса.

Список использованной литературы

1. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа полидисперсного материала. Плоская задача/ Порошковая металлургия. — 1990. №3. — С.9-14.

2. Першин В.Ф. Расчет относительной плотности и координационного числа полидисперсного материала. Пространственная задача / Порошковая металлургия. — 1990. № 5. — С.14-18.

3. Першина С.В. К вопросу промышленного использования углеродных наноматериалов /

С.В. Першина, А.Г. Ткачев, А.И. Шершукова, В.Ф. Першин // Приборы. Издатель: ООО «Международное НТО приборостроителей и метрологов», 2007. № 10. – С57-60.

4. А.с. 1226000 СССР, МКИ 3 G 01В 3/56. Устройство для определения углов естественного откоса сыпучих материалов / В.Ф. Першин, Е.А. Мандрыка, А.Н. Цетович (СССР), 1986, Бюл. № 15.

5. А.с. 1472757 СССР МКИ 3 G 01 B 11/26. Способ определения угла естественного откоса сыпучего материала / Н.М. Казанский, А.Д. Ишков, В.Ф. Першин, А.Н. Цетович, Е.А. Мандрыка (СССР), 1989, Бюл. № 14.

Работа выполнена в рамках государственной поддержки проектов по созданию высокотехнологичного производства, Постановление Правительства РФ щт 9 апреля 2010г. № 218 (Договор № 02.П25.31.0123 от 14 августа 2014 года)

Коэффициент зависящий от угла естественного откоса материала

Жанр: Технологии

Просмотров: 442

1.5 угол естественного откоса

Углом естественного откоса называют угол α, образуемый линией естественного откоса (отвала) сыпучего материала с горизонтальной плоскостью [11]. Величина угла естественного откоса зависит от сил трения,

Рис. 3 Схема устройства для измерения угла естественного откоса сыпучих материалов

возникающих при перемещении частиц сыпучего материала относительно друг друга, и сил сцепления между ними. Угол α может быть измерен с помощью простейшего устройства, изображенного на рис.

3. При определениях угла α исследуемый сыпучий материал выпускают из воронки 1 на горизонтальную площадку 2, в результате чего там образуется конус 3 из материала. Затем с помощью угломера измеряют угол наклона α образующей этого конуса к горизонту – это и будет угол естественного откоса исследованного материала. Угол α определяет подвижность сыпучего материала, его необходимо учитывать при конструировании лотков, течек, выпускных конических частей бункеров. Во всех случаях

следует принимать угол наклона поверхностей к горизонту, по которым стекает данный сыпучий материал, превосходящим по величине его угол естественного откоса.

Величина угла α зависит от состояния поверхности опорной площадки. Чем меньше шероховатость этой поверхности, тем меньше угол естественного откоса. Снижается значение угла α и в том случае, когда горизонтальная опорная поверхность вибрирует. Поэтому при проектировании бункеров и течек для малоподвижных с большим значением угла естественного откоса сыпучих материалов внутренние поверхности этих устройств шлифуют, а во время работы их с помощью вибраторов приводят в колебательное движение с весьма малыми амплитудами.

Поведение сыпучего материала в технологических процессах определяется его способностью оказывать сопротивление изменению объема, формы, нарушению целостности. Характерной особенностью сыпучих материалов является подвижность частиц относительно друг друга (сыпучесть) и способность перемещаться под действием внешней силы. Сыпучесть зависит от гранулометричеcкого состава материала, его влажности, степени уплотнения и проявляется по-разному (рис. 4).

Так, при насыпании сыпучего материала на горизонтальную поверхность из воронки (рис. 4, а) образуется конус с углом естественного откоса при основании. При удалении подпорной боковой стенки свод материала обрушивается, а свободная поверхность материала располагается под некоторым углом к горизонтальной плоскости (рис. 4, б).

В случае открытия отверстия в плоском днище бункера происходит частичное осыпание материала с образование свода (при малом диаметре отверстия) или кратера (рис. 4, в, г). При прекращении вращения полого барабана с засыпанным материалом свободная поверхность также образует некоторый угол с горизонтальной плоскостью (рис. 4, д).

Сыпучесть характеризуется косвенными показателями, среди которых наибольшее распространение получил угол естественного откоса αд. Широкое использование этого показателя при определении наклона стенок бункера, желобов объясняется простотой и надежностью его измерения.

Углом естественного откоса называется угол наклона образующей конуса сыпучего материала, отсыпанного без толчков и вибраций, к горизонтальной плоскости [3]. Эта характеристика связана одновременно с аутогезией, внутренним трением и плотностью частиц порошка и его гранулометрическим составом.

Наряду с углом естественного откоса различают угол обрушения αп, который характеризует положение поверхности откоса, образованной в результате сползания части сыпучего материала. Угол обрушения всегда больше угла естественного откоса. Угол обрушения служит важным параметром при проектировании транспортных средств и бункеров для хранения сыпучих материалов и наряду с этим применяется в научных исследованиях. В литературе имеются и другие названия этих параметров: угол естественного откоса – динамический угол откоса, угол трения движения, угол насыпания; угол обрушения – статический угол откоса, угол трения покоя.

Экспериментально углы естественного откоса и обрушения можно определить следующими методами:

1 Насыпкой из воронки на горизонтальную плоскость.

2 Высыпанием из емкости при открытии окна.

3 Образованием кратера при истечении через щель или отверстие.

4 Переворачиванием емкости, частично засыпанной материалом.

5 Вращением барабана полого или содержащего лопасть.

Методы 1, 2, 3 позволяют определить только один угловой параметр, методы 4, 5 – два.

Насыпную плотность сыпучего материала определяют путем взвешивания сыпучего материала в измерительном стакане.

Любая деформация сыпучего материала сопровождается сдвигом, т.е. скольжением частиц одна относительно другой. В отличие от жидкостей сыпучие материалы могут выдерживать определенные усилия сдвига. Связь между предельным сопротивлением τα и нормальным напряжением σα в плоскости

скольжения слоев выражается законом Кулона [7]

τα  c  f σα , (21)

где c – удельное сцепление частиц в сыпучем материале в Па; f – коэффициент внутреннего трения.

При σα = 0, с = τ0 , получим начальное сопротивление трения. Угол наклона линий, выражающих зависимость τα = f(σα), называется углом внутреннего трения. Зависимость между углом внутреннего трения и коэффициентом внутреннего трения следующая: f = tg ϕ.

При расчете сил трения сыпучего материала о стенки бункера и рабочие органы машин используется коэффициент внешнего трения сыпучего материала. Значения коэффициентов внутреннего и внешнего трения и соответствующих им углов, а также предельного сопротивления под нагрузкой и начального сопротивления сдвига определяют на специальных сдвиговых приборах. Однако динамическое поведение сыпучего материала нельзя оценить какой-либо одной характеристикой.

Для этой цели используют комплексные показатели, состоящие из совокупности физикомеханических характеристик. Согласно [1] для классификации сыпучих материалов применительно к процессам, связанным с их перемещением и обработкой, предлагается комплексный показатель связности, характеризующий способность сыпучего материала образовывать устойчивые вертикальные откосы

g ρн 1 − sin ϕ

В зависимости от величины hp все сыпучие материалы подразделяются на 3 класса: несвязные, связно текучие и связные. Каждый класс делится на две группы. Выбор типа оборудования должен производиться с учетом физико-механических свойств.

Их учет при расчете и выборе оборудования обеспечивает гарантированную переработку мелкодисперсных связных материалов и достаточный запас надежности при переработке несвязных материалов.

Выбор конструкции оборудования, машины или аппарата для хранения, транспортирования или переработки сыпучего материала зависит от его гранулометрического состава и физико-механических характеристик.

Содержание

Читать: Аннотация
Читать: Введение
Читать: 1 физико-механические свойства сыпучих материалов
Читать: 1.1 гранулометрический состав
Читать: 1.2 насыпная плотность
Читать: 1.3 влажность
Читать: 1.4 текучесть
Читать: 1.5 угол естественного откоса
Читать: 1.6 адгезия
Читать: 1.7 слеживаемость
Читать: 2 методы оценки качества смесей
Читать: 2.1 критерии качества смеси
Читать: 2.2 выбор необходимого числа проб для оценки качества смеси
Читать: 2.3 минимально допустимый вес пробы
Читать: 2.4 поверочный контроль качества готовой смеси
Читать: 2.5 техника отбора проб из смеси
Читать: 2.6 методы анализа проб
Читать: 3 свойства смесей сыпучих материалов
Читать: 3.1 случайность в свойствах исходных и конечных продуктов процессов смешивания
Читать: 3.2 определение свойств смеси сыпучих материалов
Читать: 3.3 экспериментальное определение сил сопротивления движению частиц в плотных слоях
Читать: 4 лабораторный практикум
Читать: Лабораторная работа № 1
Читать: Лабораторная работа № 2
Читать: Лабораторная работа № 3
Читать: Лабораторная работа № 4
Читать: Лабораторная работа № 5
Читать: Лабораторная работа № 6
Читать: Список литературы
Читать: Приложение