Попов В. О., Кондратенко І. П., Ращепкін А. П. Безфундаментні башти-атракціони з високоточним стовбуром. Монографія

У монографії викладені результати моделювання та оптимізації параметрів конструкцій платформ і вузлів безфундаментних башт-атракціонів з високоточним стовбуром. Окреслено основні принципи моделювання і розрахунку магнітних лінійних машин для технологічного устаткування, удосконалено методи для визначення несучої здатності елементів башт-атракціонів та форм втрати їх стійкості із врахуванням динамічних впливів збоку лінійних машин.

Для працівників науково-дослідних, проектних, виробничих організацій, студентів і аспірантів будівельних спеціальностей та науковців спеціальності електричні машини і апарати.

Рiк видання 2009

Сторiнок 250

Бiблiографiчних посилань 158

Тираж 100

УДК 624.014, 621.313

ББК 38.5 П 58

ISBN 978-966-641-330-0

Інші публікації авторів цього видання

Попов В. О.

Кондратенко І. П.

Ращепкін А. П.

Змiст

ВСТУП	7
РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО БАШТОВІ СПОРУДИ ТА БАШТИ-АТРАКЦІОНИ	9
1.1. Класифікація баштових споруд	9
1.2. Сфера застосування. Історичний екскурс	9
1.2.1. Історія вітчизняного баштобудування	10
1.2.2. Удосконалення висотних металевих споруд	12
1.3. Будівництво висотних споруд закордоном	13
1.3.1. Висотні споруди Північної Європи	14
1.3.2. Башти Німеччини	15
1.3.3. Висотні споруди далекосхідних країн	18
1.3.4. Башти і щогли Північної Америки	18
1.3.5. Висотні споруди країн Центральної Європи	21
1.3.6. Висотні споруди країн Західної Європи	22
1.3.7. Висотні споруди екзотичних країн	24
1.3.8. Катастрофа щогли у Костянтинові (Варшава)	27
1.4. Конструктивні вирішення башт. Шляхи удосконалення	29
1.4.1. Загальне конструктивне рішення башт	29
1.4.2. Конфігурація стовбура	30
1.4.3. Загальне конструктивне рішення башт-атракціонів	31
1.4.4. Типи перерізів елементів	33
1.4.5. Конструктивне вирішення діафрагм	34
1.4.6. Конструктивне вирішення решітки	35
1.5. Башти-атракціони	37
1.6. Конструктивні вирішення опорних платформ підйомних кранів	42
1.7. Конструктивні вирішення опорних платформ башт-атракціонів	44
1.8. Конструктивні вирішення з’єднувальних міжсекційних вузлів високоточних стовбурів башт-атракціонів та підйомних кранів	51
1.9. Сучасні вітчизняні дослідження у галузі будівництва металевих регулярних споруд. Напрямки подальших пошуків	55
РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ СИСТЕМ ДИНАМІЧНОГО ГАЛЬМУВАННЯ БАШТ-АТРАКЦІОНІВ ВІЛЬНОГО ПАДІННЯ	60
2.1. Вихідні рівняння електродинаміки для розрахунку систем динамічного гальмування	60
2.2. Система динамічного гальмування із застосуванням односторонньої лінійної машини з постійними магнітами	64
2.3. Приклад розрахунку системи динамічного гальмування	73
РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ ОПОРНИХ ПЛАТФОРМ БАШТ-АТРАКЦІОНІВ. РАЦІОНАЛІЗАЦІЯ КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ	80
3.1. Основи розрахунку	80
3.2. Моделювання башти на жорсткій платформі без фундаменту	81
3.2.1. Аналіз конструкції башт-атракціонів	81
3.2.2. Моделювання стовбура башти	83
3.2.3. Власна вага та статичне технологічне навантаження	84
3.2.4. Моделювання дії ожеледі	84
3.2.5. Моделювання вітрового навантаження (лобове)	86
3.2.6. Моделювання вітрового навантаження (діагональне)	91
3.2.7. Моделювання технологічного динамічного навантаження	93
3.2.8. Аналіз даних за РКН та аналіз системи стовбура	98
3.2.9. Математичне моделювання типової платформи безфундаментної башти-атракціону	99
3.2.10. Математичне моделювання безфундаментної башти, що пропонується влаштувати на флюгерах	100
3.2.11. Моделювання плоскої задачі	101
3.2.12. Випадок анкерування опорних точок у ґрунті	106
3.2.13. Конструктивне вирішення без анкерування	109
3.2.14. Порівняння варіантів платформ з анкеруванням та без нього	110
3.2.15. Пошук раціональної кількості флюгерів	111
3.3. Конструктивні вирішення опорної платформи на флюгерах	116
3.4. Чисельне моделювання платформи на 4 флюгерах	119
3.5. Техніко-економічне порівняння	120
РОЗДІЛ 4. ВТРАТА СТІЙКОСТІ РІВНОВАГИ ФУНДАМЕТНИХ ТА БЕЗФУНДАМЕНТНИХ БАШТ-АТРАКЦІОНІВ	126
4.1. Загальні принципи розрахунку втрати стійкості рівноваги	126
4.2. Дослідження геометричних співвідношень	127
4.3. Моделювання втрати стійкості башти-атракціону на пружному ґрунті з опорною платформою довільної форми	131
4.4. Втрата стійкості запропонованої башти на флюгерах	135
4.5. Розрахунок додаткових монтажних факторів, що впливають на стійкість рівноваги	137
4.6. Моделювання роботи гвинтової палі	139
4.7. Висновки з моделювання платформ	140
РОЗДІЛ 5. МОДЕЛЮВАННЯ ТА РОЗРАХУНОК УДОСКОНАЛЕНИХ МІЖСЕКЦІЙНИХ ЕЛЕМЕНТІВ (ВУЗЛІВ)	143
5.1. Конструктивне вирішення запропонованого вузла	143
5.2. Моделювання та розрахунок запропонованого з’єднання	144
5.2.1. Моделювання напружено-деформованого стану запропонованого з’єднання при розтязі-стиску	145
5.2.2. Моделювання напружено-деформованого стану запропонованого з’єднання при закручуванні	146
5.2.3. Розрахунок запропонованого вузла на згин	152
5.2.4. Оцінка несучої здатності та величини руйнівного зусилля запропонованого з’єднання	153
5.2.5. Моделювання напружено-деформованого стану з’єднання при розтязі-стиску на програмі “Cosmos-2004”	154
5.2.6. Конструктивні реалізації запропонованого вузла	156
5.3. Техніко-економічне порівняння	158
5.4. Висновки	165
РОЗДІЛ 6. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ БАШТИ-АТРАКЦІОНУ ПІД ДІЄЮ СТАТИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ	167
6.1. Мета і задачі експериментальних досліджень	167
6.2. Опис експериментальної установки	167
6.3. Навантаження на модель башти-атракціону	169
6.4. Експериментальне дослідження роботи моделі під дією розрахункових навантажень	172
6.5. Методика випробувань	172
6.6. Висновки	176
РОЗДІЛ 7. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ГВИНТОВИХ ПАЛЬ	177
7.1. Мета і задачі експериментальних досліджень	177
7.2. Методика експерименту	177
7.3. Результати дослідження стійкості гвинтової палі від висмикування	178
7.4. Теоретичний пошук коефіцієнтів масштабності для переходу від моделі до натурної палі	180
7.5. Аналіз даних експериментальних досліджень. Висновки	181
РОЗДІЛ 8. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ЗАПРОПОНОВАНОГО ЗЄДНАННЯ ПІД ДІЄЮ СТАТИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ	183
8.1. Мета і задачі експериментальних досліджень	183
8.2. Експериментальне дослідження запропонованого з’єднання	183
8.2.1. Експериментальне дослідження зразків на розтяг	183
8.2.2. Експериментальне дослідження зразків на згин	188
8.3. Висновки	194
ОСНОВНІ ВИСНОВКИ	195
ЛІТЕРАТУРА	198
Додаток А. Оцінка величин зміщення миттєвої осі перекидання від габариту платформи	212
Додаток Б. Вихідні дані для розрахунку стовбура башти-атракціону	214
Додаток В. Розрахункові зусилля та деформації у флюгерах	216
Додаток Д. Алгоритм програми Fluger2.exe	218
Додаток Е. Оптимальний кут нахилу осі флюгера	220
Додаток Ж. Дослідження впливу параметрів Na-a, Ma-a, Qa-a, q, L, I/A на величину оптимального кута нахилу осі флюгерів	222
Додаток З. Алгоритм програми Vuzol_shtift.exe	228
Додаток К. Послідовність складання запропонованого з’єднання	231
Додаток Л. Креслення дослідних зразків запропонованого вузла	233
Додаток М. Протоколи випробувань	237