Скачать презентацию РАСЧЁТ БУРОВЫХ ВЫШЕК И МАЧТ Буровые вышки и
Расчёт вышек_2003.ppt
- Количество слайдов: 29
Скачать презентацию РАСЧЁТ БУРОВЫХ ВЫШЕК И МАЧТ Буровые вышки и
Скачать презентацию РАСЧЁТ БУРОВЫХ ВЫШЕК И МАЧТ Буровые вышки и
РАСЧЁТ БУРОВЫХ ВЫШЕК И МАЧТ Буровые вышки и мачты для геологоразведочного бурения представляют собой пространственные фермы, предназначенные для проведения СПО с бурильными и обсадными трубами в процессе сооружения и ликвидации скважин. Вышки и мачты являются важнейшим элементом буровой установки, которые во многом определяют эффективность сооружения скважин. Конструктивная схема буровой вышки или мачты определяется множеством факторов: 1). Назначением скважин; 2). Видом используемого бурового оборудования; 3). Условиями производства работ; 4) Дорожно-транспортные условия; 5). Рельеф местности и т. д. Напряжения и деформации, возникающие в элементах вышек и мачт, зависят от действующих внешних нагрузок, от принятой конструктивной схемы вышек. Расчёт вышек сводится к определению нагрузок, действующих на элементы вышек при бурении скважин и проведении СПО с бурильными и обсадными трубами. Найденные нагрузки являются основой прочностного расчёта вышек.
КЛАССИФИКАЦИЯ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ВЫШКИ Классификация нагрузок на вышки проводится по нескольким признакам. В зависимости от характера периодичности все нагрузки делятся на: основные, дополнительные и особые Основные нагрузки – это регулярно или постоянно действующие нагрузки. Применительно к буровым вышкам к ним можно отнести: нагрузки от собственного веса; полезную нагрузку на крюке; нагрузки от натяжения ходового и неподвижного концов каната талевой системы; нагрузку от растяжек; нагрузку от действия пачки бурильных труб, установленных в свечеприёмник. Дополнительные нагрузки – это нерегулярно действующие нагрузки. К ним относятся нагрузки от ветрового напора на вышку, в т. ч. на маршевые лестницы и переходы, на пачку свечей, установленных в свечеприёмник. Особые нагрузки – это случайные нагрузки, главным образом аварийного характера. К ним при расчёте вышек относятся нагрузки, обусловленные сильными прихватами бурового инструмента или обсадных труб, когда приходится производить переоснастку талевой системы, не предусмотренную в паспорте на буровую установку; эпизодическими ураганами, землетрясениями и т. п.
Буровые вышки расчитываются на основные и дополнительные нагрузки, причём принимаются наиболее невыгодные комбинации их воздействий на отдельные элементы конструкции или на всё сооружение в целом. Такими комбинациями нагрузок могут быть следующие: I случай. Процесс начала подъёма инструмента: а). Нагрузка от действия веса всего бурового снаряда; б). Нагрузка от собственного веса вышки; в). Нагрузка от действия усилий в нерабочих ветвях талевой системы; г). Нагрузка от натяжения растяжек; д). Ветровая нагрузка на грани вышки, на лестницы и маршевые переходы. II случай. Спуск обсадных труб: а). Нагрузка от действия веса самой тяжёлой колонны обсадных труб; б). Нагрузка от усилий в нерабочих ветвях талевой системы; в). Нагрузка от собственного веса вышки; г). Нагрузка от натяжения растяжек; д). Нагрузка от веса пачки бурильных труб, установленных в свечеприёмник; е). Ветровая нагрузка на грани вышки, на лестницы, на пачку свечей, установленных в свечеприёмник.
Нагрузки аварийного характера при расчётах вышек и мачт не учитываются, т. к. они являются временными. Когда же на скважине производится не предусмотренная переоснастка талевой системы с целью увеличения грузоподъёмности буровой установки для ликвидации особо тяжёлого прихвата инструмента, тогда делается поверочный расчёт и только на те нагрузки, которые будут иметь место при аварийных работах. По характеру воздействия на вышки нагрузки подразделяются на: Статические нагрузки – это постоянно действующие нагрузки, одинаковые по величине и направлению. К ним, строго говоря, можно отнести только собственный вес вышки. Однако при практических расчётах можно относить к статическим нагрузкам и усилия со стороны пачки бурильных труб, установленных в свечеприёмник. Динамические нагрузки – это изменяющиеся во времени нагрузки, к которым относятся все остальные нагрузки, действующие на вышку, кроме отнесённых к статическим. Так, полезная нагрузка на крюке более или менее быстро нарастает от нуля до максимума в период начала подъёма и падает до нуля при установке инструмента в свечеприёмник. Ветровые нагрузки обычно прерывисты и могут быть периодическими. Напряжения в растяжках зависят от направления и величины колебания ветрового напора, следовательно, также переменны. По направлению действия навгрузки можно разбить на две группы: Вертикальные нагрузки -это полезная нагрузка на крюке, натяжение лебёдочного (ходового) иеподвижного концов каната, собственный вес вышки, талевого блока и других элементов талевой системы, вертикальная составляющая от действия веса пачки бурильных труб, установленных в свечеприемник.
Горизонтальные нагрузки – это горизонтальная составляющая от веса свечей, установленных в свечеприёмник, горизонтальные составляющие от натяжения растяжек, ветровой напор на грани вышки, на лестницы, маршевые переходы, пачку бурильных труб, установленных в свечеприёмник. Комплексное использование трёх приведенных классификаций нагрузок позволяет правильно выбрать их сочетание при расчётах вышек и мачт, обоснованно подходить к определению допускаемых напряжений и методике расчёта запаса прочности, а также более просто определять усилия в конструктивных элементах рассматриваемых сооружений. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕИРЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫШЕК И МЕТОДИКА ИХ ВЫБОРА К основным параметрам технической характеристики вышек относятся: 1. Тип вышки. 2. Высота вышки. 3. Грузоподъёмность вышки. 4. Размер (площадь) нижнего основания. 5. Размер верхней рамы (основания). 6. Вес вышки. Выбор и обоснование типа вышки. Вышки или мачты для бурения скважин отличаются чрезвычайно большим разнообразием их типов. Выбор типа вышки производится применительно к определённым геолого-техническим и физико-географическим условиям и представляет весьма важный и ответственный этап проектирования и должен базироваться на тщательном анализе всех существующих типов вышек. В основу этого анализа необходимо положить технико-экономические показатели и стремиться, прежде всего, к получению возможно высокой скорости бурения при минимальной стоимости проходки 1 метра скважины.
При выборе типа вышки учитываются следующие факторы и положения: 1. Угол наклона скважины к горизонту: вертикальная или наклонная. Эта характеристика скважины сразу же значительно сужает круг возможных типов вышек и мачт. 2. Глубина скважины и порядок отбора образцов горных пород (керна). Эти данные позволяют определить объём работ по спуску и подъёму бурового инструмента и, в некоторой степени, ещё более уменьшить перечень возможных типов вышек. Так, при большом объёме СПО, а, следовательно, длинных свечах, невыгодно ориентироваться на пирамидообразные вышки, т. к. будет не использоваться большой процент высоты вышки из-за конусности её верхней части. 3. Рельеф местности, величина и форма рабочей площадки. Учёт этих данных позволяет наметить схему сооружения (монтажа) вышки на точке бурения скважины. Так, при стеснённых условиях в горной местности сборка вышки возможна только поэлементно. При работе на равнинной местности можно запроектировать вышку, поднимаемую в рабочее положение целиком (по методу Духнина). Очевидно, для таких условий можно использовать различные типы вышек. 4. Тип бурового агрегата, транспортная база, расположение рабочих машин и создание хороших и безопасных условий работы для буровой бригады. 5. Степень удобства и трудности монтажно-демонтажных работ и транспортировки вышек, возможность применения современных монтажных и транспортных средств. 6. Возможность и удобство применения средств механизации и автоматизации процесса спуско-подъёмных операций. 7. Материалы, которые могут быть использованы для строительства вышек, их свойства, стоимость.
8. Технологичность и стоимость изготовления вышки. 9. Наиболее полное использование высоты вышки, т. е. сведение «мёртвого» пространства до минимума. ----------------------------------------------------------2. Выбор и обоснование высоты вышки. При выборе высоты вышки необходимо учитывать: 1. проектную глубину скважины; 2. ориентировочную продолжительность буре-ния. Чем больше глубина скважины и продолжительность бурения, тем больше должна быть высота вышки. H = к (ℓсв. + ℓп. к. ), где к – коэффициент, учитывающий возможные переподъёмы во избежание затягивания бурового снаряда в кронблок, к = 1, 2 – 1, 3; ℓсв – длина свечи бурильных труб, выбирается в зависимости от проектной глубины скважины; ℓп. к – длина подъёмного комплекта (элеватора, талевого блока, крюка, амортизатора). Длина свечи определяется экономическими соображениями и продольной жесткостью бурильных труб. С точки зрения экономической целесообразности в колонковом бурении применяют следующие длины свечей: Проектная глубина скважины, м До 50 50100 100300 300500 500800 800120020003000 Рекомендуемая длина свечи, м 4, 5 6, 0 9, 0 1213, 515, 0 18, 024, 0 28, 030, 0
Выбрав экономически выгодную длину свечи, следует проверить её на устойчивость. Критическая длина свечи может быть определена по формуле Л. Эйлера: где Ркр – критическая нагрузка, к. Гс; Е – модуль Юнга; I – осевой момент инерции сечения бурильных труб, см 4; ℓкр - критическая длина свечи, см; μ– коэффициент, учитывающий вид закрепления концов стержня; для наших условий μ = 0, 75. Суть этой формулы заключается в следующем: длинный стержень с небольшими поперечными размерами под действием силы, приложенной вдоль его оси, при некотором критическом значении этой силы ( Ркр ) может потерять свою прямолинейную форму. Из сопромата известно, что, если нагрузка имеет характер собственного веса, т. е. увеличивается к нижнему концу стержня, то действие её можно заменить сосредоточенной нагрузкой, приложенной к верхнему сечению стержня, направленной по его оси и равной по величине половине этой нагрузки, т. е. : 1 метра бурильных труб, к. Гс. Ркр = 0, 5 q ℓкр , где q – вес Длина свечи не должна превышать величину ℓкр Решая данное уравнение относительно ℓкр, получим:
3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ГРУЗОПОДЪЁМНОСТИ ВЫШКИ Грузоподъёмность вышки подбирают в соответствии с нагрузкой, действующей на кронблочную раму. Величина нагрузки зависит от максимально возможной нагрузки на крюке и схемы талевой системы. При подъёме на прямом канате нагрузка на вышку равна: Q 0 = 2 Qкр∑, где Qкр∑, - максимальная нагрузка на крюке от наиболее тяжёлой бурильной или обсадной колонны с учётом динамических сил и веса подъёмного комплекта: При талевой системе с концом каната, закреплённом на кронблоке или талевом блоке, Q 0 определяется по формуле: При закреплении конца каната к основанию вышки (талевая система с неподвижным концом каната) Q 0 определяется по формуле:
Наряду с указанными нагрузками, определяемыми наибольшим весом бурового снаряда, в процессе СПО, вследствие жесткого прихвата снаряда в скважине, на вышку действуют максимальные нагрузки, определяемые мощностью приводного двигателя и его перегрузочной способностью: Расчёт производят для того и другого варианта и для дальнейших расчётов усилий в конструктивных элементах вышки принимают за основу максимальную нагрузку. При расчёте усилий в конструктивных элементах вышки необходимо учитывать собственный вес вышки. Усилие, направленное по оси каждой ноги, определится по формуле: Р Qкр∑ γ Рн где γ –угол между осью ноги вышки и плоскостью его нижнего основания, Qв – вес вышки, к. Гс. γ = 75 -800;
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ВЫШКИ ОТ ДЕЙСТИЯ ВЕСА ПАЧКИ СВЕЧЕЙ, УСТАНОВЛЕННЫХ В СВЕЧЕПРИЁМНИК Рг О γ α Wсв Gcв 1800 -(α+γ) α α γ Рассмотрим ∆ОРг. Рн. Все углы в этом треугольнике известны. Составим уравнение синусов. Рн Горизонтальная составляющая от веса пачки свечей Рг, действующая на вышку, определится по формуле: Зная значение Рг, решаем первое уравнение относительно Рн и получаем рабочую формулу для определения усилия, действующего вдоль ноги вышки.
Расчёт вышек и мачт от действия полезной нагрузки на крюке Р В С 1 С 1 В 1 Q 0 0 Р 1 Е Е 1 γ А Р 2 А 1 Р 2 Р γ 1 Рн А Р 11 Р 3 В Р 3 Е 1 Р 2 Нагрузка на вышку Q 0 равномерно распределяется на внешние узлы верхнего основания, т. е. каждый угол вышки воспринимает усилие Р =Qo/4, которое распределяется соответствующим образом по всем элементам вышки, входящим в этот узел. Усилие в ноге можно определить из ∆ Р 1 ВР: Р 1 = Р/sinγ или Р 1 =Q 0 / 4 sinγ Усилие в диагональной плоскости Р 2 можно определить из ∆ Р 2 РВ как Р 2 = Р ctgγ. Усилия в элементах пояса определим из ∆ ВР 3 Р 2 как Р 3 = Р 2 соs 450. В точке А усилие Рн воздействует на фундамент и на элементы нижнего пояса. Разложим Рн на две составляющие Р 11 и Р 21. При этом Рн определяется как Рн =Р 1 + G/4, где G – собственный вес вышки. Из ∆АРн. Р 11 находим Р 11 : Р 11 = Рнsin γ Из ∆ АР 21 Рн находим Р 21 = Рнcos γ.
Определение горизонтальных нагрузок, действующих на элементы вышек Горизонтальные нагрузки обусловлены, главным образом, ветровым напором и горизонтальными составляющими от действия свечей и растяжек. Для определения ветровой нагрузки необходимо знать площадь, на которую действует ветровой напор и величину ветрового напора. Ветровая нагрузка на грань вышки определяется по формуле: W = PF, где W – ветровая нагрузка на грань вышки, к. Гс; Р – удельная ветровая нагрузка на вышку, к. Гс/м 2; F – суммарная площадь элементов вышки, на которую действует ветровая нагрузка, м 2. Удельная ветровая нагрузка на наветренную и заветренную грани вышки определяется по формулам: Рн = q n β c, Рз = q n β c m, где q – скоростной ветровой напор, к. Гс/м 2. Величина q выбирается в зависимости от географического положения пункта работы установки. Согласно ГОСТ 1451 -65, вся территория страны разбита на семь районов, в каждом из которых имеют место различные предельные значения скоростного напора. Для основной территории страны скоростной напор принимается равным: q = 25 к. Гс/м 2 – для рабочего состояния вышки; q = 70 к. Гс/м 2 – для нерабочего состояния вышки.
Рн = q n β c, Рз = q n β c m n – поправочный коэффициент на возрастание скоростного напора в зависимости от высоты вышки или мачты, он принимает следующие значения при высоте вышки Н: Н – менее 10 м, n = 1 Н = 30 – 40 м n = 1, 55 H = 10 – 20 м, n = 1, 25 H = 40 – 50 м n = 1, 65 Н = 20 – 30 м, n = 1, 4 β – коэффициент, учитывающий динамичность воздействия ветрового напора, зависящий от пульсации ветра и периода собственных колебаний вышки – Т. При периоде собственных колебаний Т≤ 0, 5 с, величина β = 1, а при Т> 0, 5 с, β = 2. Расчёты показывают, что для большинства вышек и мачт период колебаний их как в рабочем, так и не в рабочем состоянии больше 0, 5. Поэтому следует принимать β = 2. С – аэродинамический коэффициент (коэффициент лобового сопротивления). Его величина зависит от формы поперечного сечения стержней. Ориентировочно можно принимать для стержней круглого поперечного сечения с = 1, 2; для элементов сложного профиля (уголок, швеллер и др. ) с = 1, 4; для обшитой части вышки с наветренной стороны с = 0, 8; с заветренной стороны - с = 0, 6. m – коэффициент, учитывающий ослабление давления ветра на заднюю грань вышки, его можно принимать равным m = 0, 7.
в h hw В Точка приложения полной ветровой нагрузки на решётку находится в центре тяжести грани вышки. Если грань вышки (панель) имеет форму трапеции, то центр тяжести её лежит на прямой, соединяющей середины оснований, на расстоянии hw от нижнего основания. Нагрузку от ветрового напора относят на внешние узлы грани, т. е. полное давление ветра на грань вышки распределяется между узлами других граней, перпендикулярных к той, на которую воздействует ветер.
Пример: Имеем ферму с крестовой решёткой, изготовленную из труб. С L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 A Б Возьмём узел А или Б. Конструктивные элементы, входящие в эти узлы, входят, как правило, ещё в один или два узла. Для определения ветровой нагрузки на узел необходимо знать величину удельного ветрового напора и площадь элементов (стержней), имеющих непосредственную связь с данным узлом. Площадь стержней определяется как L 1 d 1; L 2 d 2; L 3 d 3 ……. Ln d n. Как правило, на конкретный узел воздействует усилие от ветрового напора только на половину стержня. Тогда нагрузка на узел определится как: WA = Рн(з) (L 1 d 1 /2 + L 2 d 2 / 2 + L 3 d 3 / 2 + …. . L 5 d 5 / 2)
Определение нагрузки на вышку от действия ветрового напора на пачку бурильных труб Расчётная ветровая нагрузка на пачку бурильных труб, установленных в свечеприёмник, определяется в общем виде по ранее приведенной формуле Wсв = Р Fсв. При этом коэффициент лобового сопротивления с = 1. Тогда общая нагрузка от ветрового напора составит: Wсв = Р(hсв – h 0)δ. Так как hсв = l sinα, то Wсв = Р(l sin α – h 0)δ, где Р –расчёт- Рг. св Wг. cв ная удельная ветровая нагрузка, к. Гс/м 2; δ рина пачки бурильных труб, м. где G – ши- – суммарный вес свечей, к. Гс. Wсв Wг. св – горизонтальная составляющая нагрузки на α h 0 hw вышку от действия ветровой нагрузки на пачку свечей.
Определение усилий в конструктивных элементах вышек или мачт от действия горизонтальных нагрузок Усилия в конструктивных элементах вышек или мачт от действия горизонтальных нагрузок определяются обычными методами теоретической механики: методом моментных точек (метод Риттера) или построением диаграммы усилий (метод Максвелла – Кремоны). Первый метод является аналитическим, второй – графическим. При этом рассматриваемые пространственные сооружения разлагаются на плоские фермы и усилия в них определяются в двух перпендикулярно стоящих фермах: боковой и передней. Сущность указанных методов заключается в следующем: (начало для обоих методов одинаковое). 1. В выбранном масштабе вычерчивается геометрическая схема данной грани вышки или мачты и проверяется условие статической определимости по формуле: k= 2 n – 3, где k – число стержней фермы; n – количество узлов в ферме. Статически определимой ферма будет тогда, когда соблюдается данное равенство. При наличии лишних стержней допускается пересматривать решётку фермы. Так, например, грани вышки с крестовой решёткой статически неопределимы. Поэтому обратными раскосами, которые должны работать на сжатие, можно пренебречь, т. к. из-за своей большой гибкости эту функцию они выполнять не могут. Кроме того, вводится допущение, что передняя опора грани вышки (по отношению к действующей горизонтальной нагрузке) подвижна, задняя неподвижна.
2. К узлам грани вышки прикладываются все активные силы, которые были найдены ранее. 3. Опоры условно удаляются, а их действие на ферму заменяется опорными реакциями. Для определения опорных реакций сумму моментов относительно одной опоры приравнивают нулю. 4. Поля, заключенные между внешними силами и реактивными силами обозначаются буквами; поля, заключенные между стержнями – цифрами. При таком обозначении полей каждый стержень называют одной буквой с индексом смежных полей, например, Nж - 1; N 3 - 4. Усилия в стержнях соответственно: Sж – 1; S 3 – 4 и т. д. Далее методики определения усилий в стержнях по способу Риттера и способу построения диаграммы усилий различны. Метод моментных точек (метод Риттера) Метод моментных точек используют в тех случаях, когда необходимо найти усилие в каком-либо одном стержне или проанализировать другие способы. 5. Ферма разрезается так, чтобы: - в разрез попадал стержень, в котором необходимо определить усилие; - все остальные стержни, усилия в которых неизвестны, сходились бы в одной точке. 6. Удаляется одна часть фермы от другой (обычно та, на которую действует больше внешних сил).
7. Действие удалённой части на оставшуюся заменяется усилиями в перерезанных стержнях, причём для общности выводов все они считаются растянутыми, т. е. усилия направлены от узлов. 8. Составляется уравнение моментов сил, действующую на оставшуюся часть фермы. При этом за центр моментов выбирается точка, в которой сходятся все другие перерезанные стержни с неизвестными в них усилиями. В каждое составленное таким образом уравнение будет входить только по одному неизвестному. Из составленных уравнений определяются искомые усилия в стержнях.
З W 1 Ж W 1 И 1 W 2 Е 3 5 Д h М W 5 9 Н 10 h А b h W 6 Rox Rу Вывод: ферма статически определима. W 5 W 6 Б k= 2 n – 3; W 4 8 В h Л 7 W 5 формуле: к = 21; n = 12, т. е 21 = 21. W 3 6 W 4 h К 4 W 3 Г W 2 2 Проверяем статическую определи-мость по Rоу О Название стержней: NД-5, NА-10 Название усилий: SД-5, SА-10 и т. д.
З W 1 Ж W 1 И 1 W 2 3 5 Д W 1 h М 8 10 Н Rу А b Rу О 900 И W 2 h SE-3 Е h W 6 W 6 1 W 2 W 5 В W 1 2 W 4 7 9 З Ж h Л W 5 Б h 1 W 3 6 W 4 Г К 4 W 3 h W 2 2 Е d 2 d 1 3 К S 3 -4 4 900 S 4 -к
ℓ- плечо силы S 4 -k При определении усилия S 3 -4 моментной точкой будет точка d 2. Если в результате вычислений усилие будет положительным, то это указывает на то, что данный стержень действительно растянут, если отрицательным – то сжат. Построение диаграммы усилий (диаграммы Кремоны – Мксвелла) Для определения усилий в стержнях, составляющих решётку, наиболее удобен графический метод. Получаемые диаграммы усилий весьма компактны, наглядны и позволяют определить не только значение сил, но и их знак, т. е. установить сжат стержень или растянут.
5. Построение диаграммы необходимо начи. З W 1 Ж W 1 И 1 W 2 2 Е 3 5 Д h Л W 4 7 М 8 h W 5 W 5 9 В 10 Н h W 6 W 6 Б h W 3 6 W 4 Г К 4 W 3 h W 2 нать с того узла, где сходятся не более 2 -х стержней с неизвестными усилиями. Как правило, такими узлами в начале расчёта являются верхние узлы вышки. Поэтому построение диаграммы начинается с верхних стержней. 6. На горизонтальной прямой в строгом масштабе откладываются отрезки «ЖЗ» и «ЗИ» , равные соответственно силам W 1 и W 1/. Усилие в стержне NЗ-1 равно внешней силе W 1, т. к. оно совпадает по направлению с ней; усилие в стержне Nж-1 равно 0, т. к. ни одна внешняя сила не совпадает с его направлением. Далее рассмотрим узел, к которому приложена сила W 1/. В этом узле сходятся два стержня с неизвестными усилиями: N 1 -2, Nи-2. Rу А Rу О 2 3 b Е Ж З И К
7. Из точки «Ж» проводим прямую линию параллельную стержню N 1 -2, а из точки «И» проводим линию параллельную стержню Nи-2. Проведенные линии пересекаются в точке « 2» . Отрезки на диаграмме «И-2» и «Ж-2» дадут величины усилий в стержне Nи-2 и N 1 -2. Далее переходим к узлу приложения силы W 2. В этом узле остались неопределёнными усилия в стержнях N 2 -3 и NE-3. Для их определения из точки «Ж» откладываем отрезок «ЖЕ» , равный W 2, и из точек «Е» и « 2» проводим линии параллельные соответственно стержням Nе-3 и N 2 -3 до взаимного пересечения в точке « 3» . Отрезки « 2 -3» и «Е-3» дадут величины усилий в стержнях N 2 -3 и NE-3. Далее от точки «И» откладываем вправо отрезок «ИК» , равный силе W 2/. Для определения усилий в стержнях N 3 -4 и N k-4 проводим из точки « 3» и «К» прямые параллельные данным стержням до пересечения их в точке « 4» . Получим усилия в стержнях N 3 -4 и NK-4 и т. д. до получения точки « 10» . Затем от точки «В» влево откладываем отрезок «ВБ» равный силе W 6. Из точки «Б» проводим линию параллельную реакции опоры Rу и на этой прямой откладываем отрезок «АБ» , равный Rу, определённый ранее по методу Риттера. Из точки «А» проводим прямую параллельную стержню NA-10, Если диаграмма построена без ошибок , то эта пряма пройдёт через точку « 10» , а отрезок «А-10» даст усилие в стержне NА-10. В конечном итоге, независимо от способа построения, диаграмма должна замкнуться, что является контролем правильности её построения. Прохождение прямой через точку « 10» является проверкой правильности построения диаграммы усилий.
З W 1 Ж W 1 И 1 W 2 2 Е 3 5 Д Г h Л 7 М 8 9 10 Н h 5 h Rу А b Rу О Б Н 4 2 3 W 6 W 6 6 7 W 5 В 8 9 W 4 W 5 Б h W 3 6 W 4 10 А К 4 W 3 h W 2 В Г Д Е ж З И К Л М Н
Для определения знака усилия в каком-либо стержне устанавливается узел, по отношению к которому желательно рассмотреть данный стержень. Затем стержень обозначается буквами и цифрами или только цифрами тех участков, которые он разделяет, читая их по ходу часовой стрелки с центром вращения в узле. Тот же порядок чтения их на диаграмме покажет начало и конец усилия, соответствующего данному стержню. Относя это направление к рассматриваемому узлу (мысленно вырезав его), определяется искомый знак усилия из следующего условия: если перенесённое с диаграммы направление силы идёт к узлу, то стержень сжат, если от узла – то стержень растянут. Зная масштаб и измерив длину линий на диаграмме, можно определить усилие в любом стержне. Эти усилия заносятся в таблицу. После того, как найдены усилия во всех конструктивных элементах рассматриваемых сооружений от воздействия основных и дополнительных нагрузок составляется сводная ведомость усилий в стержнях. Далее производится проверка конструктивных элементов вышек или мачт на устойчивость, а также на нормальные напряжения (растяжение, сжатие). Проверка стержней на растяжение или на сжатие не представляет большого труда. Более сложным является проверка стержней на устойчивость.
Проверка конструктивных элементов вышек на устойчивость Проверка конструктивных элементов вышек производится по трём методикам в зависимости от гибкости стержня (по формулам Тетмайера, Эйлера или Ясинского). Однако в последнее время широкое применение нашёл универсальный метод проверки устойчивости сжатых стержней любой гибкости. По этому методу определяется устойчивость сжатых стержней с гибкостью 0 < λ < 200. В соответствии с этим методом расчёт ведётся по формуле одноосного сжатия, а условие устойчивости приобретает вид: σсж = Р / F < [σу], (1) где [σу] – пониженное допускаемое напряжение на устойчивость. [σу] = φ [σсж], где [σсж] (2) – основное допускаемое напряжение на сжатие, [σсж] =1400 – 1600 к. Гс/см 2; φ- коэффициент понижения допускаемых напряжений. Он зависит от величины гибкости, т. е. φ =f(λ). Подставляя в выражение (1) значение [σу], получаем σсж= Р/F < φ[σсж] Р / F. φ < [σсж] Значение φ или =f(λ) находим из таблицы
Таблица для выбора значений коэф - та φ в зависимости от гибкости стержней λ Значения φ для материалов: Гибкость, λ Ст. 3; Ст. 4 Ст. 5 СПК 0 1, 0 1, 0 10 0, 99 0. 98 0, 97 0, 99 20 0, 96 0, 95 0, 91 0, 97 30 0, 94 0, 92 0. 91 0, 81 0, 93 40 0, 92 0, 89 0, 87 0, 69 0, 87 50 0, 89 0. 86 0. 83 0, 57 0, 80 60 0, 88 0, 82 0, 79 0, 44 0. 71 70 0, 81 0. 76 0. 72 0, 44 0, 60 90 0, 63 0. 62 0, 55 0, 34 0, 38 110 0, 52 0. 43 0, 35 0, 20 0. 25 130 0, 40 0. 33 0, 26 - 0, 18 150 0, 32 0, 26 0, 21 - 0, 14 170 0. 26 0. 21 0, 17 - 0, 11 190 0, 21 0, 17 0, 14 - 0, 09 Чугун Дерево Примечание λ =L / i L – длина элемента вышки, см; i – наименьший радиус инерции, см. i = (I / F) I = 0, 05(d 4 – d 1 4 ) I – осевой момент инерции, см 4.
Скачать презентацию РАСЧЁТ БУРОВЫХ ВЫШЕК И МАЧТ Буровые вышки и
Расчёт вышек_2003.ppt