Устройство для моделирования сваи в грунте
Оц 622I20
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз СоветскиХ
Сониалистнческии
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.04.77 (21) 2475662/18-24 с присоединением заявки Ке (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.78. Бюллетень Ке 32 (45) Дата опубликования описания 10.08.78 (51) М. 1<л.с G 066
7(68
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УД1 681.333 (088.8) (72) Автор изобретения и (71) заявитель
В. М. Овсянко (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВАИ
В ГРУНТЕ
Предлагаемое устройство относится к аналоговой вычислительной технике.
Известно устройство для моделирования изгиба балок (1).
Основные недостатки, присущие этой модели, состоят в необходимости электромеханического уравновешивания модели путем итерационной многоцикловой отработки потенциалов в узлах, требующей определенного времени, и в наличии методической погрешности, так как две сетки из низкоомных сопротивлений связаны между собой высокоомными.
Наиболее близким к изобретению по техническому решению является устройство для моделирования сваи, содержащее резисторную сетку для моделирования жесткостных характеристик сваи, источник тока для моделирования внешней нагрузки, инвертор и сумматор (1).
Такое устройство не может решать более сложную задачу расчета сваи в грунте.
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены элементы односторонней проводимости и делитель напряжения, причем резисторная сетка выполнена в виде двух цепочек из последовательно соединенных соответственно первого, второго, третьего резисторов и четвертого, пятого и шестого резисторов.
Узловая точка резисторной сетки через седьмой резистор подключена к выходу
5 сумматора, первый вход которого соединен с точкой соединения первого и второго резисторов резисторной сетки, второй вход сумматора подключен к точке соединения пятого и шестого резисторов резис10 торной сетки. Третий и четвертый входы сумматора соединены соответственно через инвертор и первый элемент односторонней проводимости — с узловой точкой резисторной сетки, соединенной через второй эле15 мент односторонней проводимости с делителем напряжения, подключенным к шине нулевого потенциала, соединенной через источник тока с узловой точкой резисторной сетки.
20 На фиг. 1 показана свая, находящаяся под действием горизонтальной нагрузки Р; на фиг. 2 приведена схема устройства для моделирования сваи в грунте.
Устройство содержит резисторную сетку
25 с узлами 0 — 4 и резисторами 5 — 10, для моделирования коэффициентов перемещений инвертор 11 с резисторами обратной связи
12 (Ro) и входным 13, сумматор 14 с резисторами 15 — 19, элементы 20 и 21 одно30 сторонней проводимости, делитель 22 на622120
l0
20 пряжения для моделирования коэффициента постели, резистор 23 и источник 24 тока для моделирования внешней нагрузки.
Расчет сваи в грунте на горизонтальную нагрузку производится со следующими предпосылками: возможен отрыв сваи от грунта, расположенного слева или справа от сваи, грунт характеризуется переменным по высоте сваи коэффициентом постели.
Таким образом, любое сечение сваи, расположенной в грунте (фиг. 1), имеет два варианта работы: свая взаимодействует с грунтом справа и оторвана от грунта слева (знак «+» перед вторым слагаемым в уравнении (1) либо свая взаимодействует с грунтом слева и оторвана от грунта справа (знак « — » перед вторым слагаемым в уравнении (1).
В такой постановке задача является конструктивно нелинейной и в связи с тем, что заранее зоны контакта и зоны отрыва не известны, на ЭВМ рассчитана быть не может. Напряженно-деформированное состояние сваи в такой постановке характеризуется следующим уравнением: (1) где у — перемещение сечения сваи;
К вЂ” погонный коэффициент податливости;
Е1 — изгибная жесткость сваи;
Р— нагрузка на сваю.
Устройство, показанное на фиг. 2, служит для моделирования уравнения (1). Если сечение сваи перемещается вправо, отрываясь от грунта слева, то элемент 21 является открытым и проводимость включена в работу, Элемент 20 в это время закрыт, и делитель 22 не включен.
Устройство определяется следующим уравнением электрического тока для узла 0: (9g — Зд) U, — 4gU, — 4gU, + gU, +
+ gU4+ gе го — — (2)
Если сечение сваи перемещается влево, отрываясь от грунта справа, то, считая, что перемещениям эквивалентно напряжение, работа имеет иной характер: элемент
20 открыт, а элемент 21 закрыт. Уравнение электрического тока при таком варианте работы диодов следующее: (9g — Зд) U — 4gU, — 4gU,+gU, +gU4 о .у у (з)
4
При моделировании сваи в каждый узел цепи включаются инвертор, сумматор, дополнительный резистор моделирования коэффициента постели. Кроме того, реализуются граничные условия, источник тока, моделирующий внешнюю нагрузку, включается в узел модели, расположенный над поверхностью грунта, узлы модели для сечений сваи, расположенных в грунте, не загружаются источниками тока.
Таким образом, выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет решить сложную конструктивно нелинейную задачу строительной механики.
Никакими другими методами рассмотренная задача в подобной постановке не решается.
Формула изобретения
Устройство для моделирования сваи в грунте, содержащее резисторную сетку, источник тока, инвертор и сумматор, отл ич а ю щ е е с я тем, что для расширения функциональных возможностей путем воспроизведения отрыва сваи от грунта, в устройство дополнительно введены элементы односторонней проводимости и делитель напряжения, причем резисторная сетка выполнена в виде двух цепочек из последовательно соединенных соответственно первого, второго, третьего резисторов и четвертого, пятого, шестого резисторов, узловая точка резисторной сетки через седьмой резистор подключена к выходу сумматора, первьш вход которого соединен с точкой соединения первого и второго резисторов резисторной сетки, второй вход сумматора подключен к точке соединения пятого и шестого резисторов резисторной сетки, третий и че вертый входы сумматора соединены соответственно через инвертор и первый элемен" односторонней проводимости с узловой то кой резисторной сетки, соединенной чере: второй элемент односторонней проводимо" сти с делителем напряжения, подключенным к шине нулевого потенциала, соединенной через источник тока с узловой точкой резисторной сетки.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. 25 научно-техническая конференция
БПИ, Сб. «Материалы секций строительной механики». Минск, 1969, с. 107.
2. Авторское свидетельство СССР
Ко 397939, кл. G 066 7/68, 1973.
622120
Рие,2
Составитель И. Лебедев
Техред А. Камышникова Корректор Л. Котова
Редактор И. Грузова
Подписное
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1924/10 Изд. № 607 Тираж 799
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 5Ê-35, Раугиская наб., д. 4/5
