Jaká je návrhová odolnost půdy? — MIDAS IT

V tomto článku najdete odpovědi na následující otázky: co je návrhová odolnost, jak ji určit analyticky, jak ji určit numericky pomocí midas GTS NX a co se stane s půdou, když tlak na základně překročí konstrukční odolnost.

Analytické stanovení návrhového odporu zeminy

Odvození vzorce pro návrhovou odolnost

Závislost, která je uvedena na obrázku 1, byla získána a je zpravidla nazývána jeho jménem. Tato závislost byla převedena do vzorce v SP 22.13330 pro určení vypočteného odporu zeminy u základny, viz obrázek 2.

Obrázek 1. Počáteční kritické zatížení půdy podle vzorce N. P. Puzyrevského

Obrázek 2. Vzorec pro návrhovou odolnost podle SP 22.13330

Předpoklady pro vzorec návrhové odolnosti

Vzorec návrhové odolnosti má řadu předpokladů:

• Pokud je vývoj zón plastické deformace nevýznamný, je akceptován lineární vztah mezi deformacemi a napětími;
• Vzorec je odvozen z řešení rovinné úlohy, ve které budou napětí záviset pouze na souřadnicích x – y;
• Řešení vzorce obsahuje stejný tenzor napětí od vlastní hmotnosti půdy (hydrostatický tlak), který se neshoduje s realitou.

Stanovení návrhové odolnosti zeminy podle SP 22.13330

Podle SP 22.13330.2016 se výpočet návrhové odolnosti odkazuje na článek 5.6. A bod 5.6 je výpočet základů na základě deformací. Účelem výpočtu základů na základě deformací je omezit absolutní nebo relativní pohyby na limity, které zaručují normální provoz konstrukce a nesnižují její životnost. Je důležité si uvědomit, že vypočtený odpor je testem podle II. skupiny mezních stavů, nikoli podle I. skupiny.

Podle odstavce 5.6.6 – „výpočet deformací základové základny při průměrném tlaku pod základnou p, nepřesahujícím návrhovou únosnost zeminy R (viz 5.6.7), by měl být proveden pomocí návrhového schématu v tvar lineárně deformovatelného poloprostoru (viz 5.6.31. 5.6.41) s podmíněným omezením hloubky stlačitelné tloušťky Hc (viz 5.6.31). Tento odstavec znamená, že hodnota vypočteného odporu je omezením hodnoty tlaku v patě základu, nad kterou nelze uvažovat sedání podle odstavce XNUMX, to znamená, že metoda součtu vrstva po vrstvě nemůže být použit.

Výpočtová únosnost pásového základu bez podsklepení byla stanovena s hloubkou uložení 2 m, šířkou základny 2 m, podepřená ve vodou nasycené zemině s úhlem vnitřního tření 18 stupňů, s měrnou adhezí 10 kPa. a s měrnou hmotností 20.3 kN/m3 a 11.1 kN/m3 in v zavěšeném stavu. Podle analytických výpočtů byla získána návrhová hodnota odporu 190 kPa.

Obrázek 3. Stanovení návrhového odporu analyticky

Numerické stanovení vypočteného odporu půdy v midas GTS NX

Pro numerický výpočet byl implementován rovinný problém. Obrázek 3 ukazuje fáze výpočtu v trojrozměrné formulaci pro vizuální vizualizaci (v trojrozměrné formulaci nemá smysl tento problém řešit): první fáze je počáteční fáze, druhá fáze je hloubení jámy , třetí etapou je aktivace pásového základu se zatížením podél okraje a zasypání sinusů jámy , viz obrázek 4. Při řešení tohoto problému byl použit půdní model.

Obrázek 4. Staging v midas GTS NX

Vypočtený odpor pomocí numerické metody lze získat dvěma způsoby:

1. změřte velikost plastových zón pod základnou základu. Návrhová únosnost je zatížení základny základu, při kterém plastové zóny pod základnou základu zasahují do hloubky rovné čtvrtině šířky základny základu;
2. nakreslete graf závislosti tlaku na sedání pro bod umístěný ve středu základny základu a tlak, při kterém se graf začíná nelineárně měnit, to je hodnota vypočteného odporu.

Pro stanovení návrhové odolnosti bylo na hranu základu aplikováno zatížení 190 kPa a v nastavení poslední etapy bylo toto zatížení rozděleno do 20 zatěžovacích kroků. Aby byl každý krok načítání přítomen ve výstupu výsledků, musíte v nastavení nastavit položku „Every Increment“ (viz obrázek 5). Parametry řešiče pro konkrétní fázi mají přednost před nastavením zadaným v návrhovém případě. Proto je nutné změnit další parametry řešiče pro načtenou fázi, aby se problém správně vypočítal: „Kritéria konvergence“, „Pokročilé nelineární nastavení“.

Obrázek 5. Rozdělení zatížení na přírůstky

Pro každou dílčí etapu byla měřena zóna plastické deformace pod základnou základu. Za hodnotu vypočteného odporu byl vzat tlak v posledním stupni, při kterém plastická zóna nepřesahuje b/4 (0.5 m). Ve 12. podetapě byla velikost plastových zón pod patou základu 0.5 m (viz obrázek 6), což odpovídá zatížení 114 kPa (190*12/20=114 kPa), a v další fázi pro zatížení 123 kPa (190*13/ 20=123 kPa) je velikost plastových zón 0.75 m (viz obrázek 7). To znamená, že vypočtený odpor numerickou metodou je 114 kPa, protože ve 13. etapě již není splněna podmínka pro plastické deformace.

Obrázek 6. Plastové zóny (červené kroužky) při zatížení 114 kPa

Obrázek 7. Plastové zóny (červené kroužky) při zatížení 123 kPa

Obrázek 8. Plastové zóny (červené kroužky) při zatížení 190 kPa

Dále je třeba graficky zkontrolovat hodnotu vypočteného odporu. Chcete-li sestavit graf, musíte pomocí příkazu „Extract“ extrahovat výsledky pro bod ve středu základny základu, viz obrázek 9. A poté je potřeba tato data zkopírovat do Excelu a graf zatížení z přemístění je postaven.

Pro vizuální posouzení odchylek byla podél prvních bodů grafu zkonstruována trendová linie, a pokud tento graf zvětšíte, můžete vidět, že po 114 kPa má graf výrazné odchylky od trendové linie, to znamená, že graf se začíná se mění nelineárně as každou další iterací se tyto odchylky stále více zvětšují, viz obrázek 10. Tento graf byl pro názornost rozšířen na úroveň vertikálního napětí 400 kPa.

Obrázek 9. Extrahování výsledků výpočtu

Obrázek 10. Graf vertikálního tlaku podél základny základu versus sedání P(S)

Závěry

• Vypočítaný odpor stanovený v midas GTS NX je o 40 % nižší než analytický. To je založeno na řadě předpokladů při výpočtu podle SP 22.13330. Předpoklady jsou uvedeny výše v tomto článku.
• Vypočtenou únosnost je nutné odhadnout numerickou metodou založenou na velikosti plastických zón a na grafu tlaku podél paty základu versus jeho sedání.
• Pokud je tlak podél základny větší než hodnota vypočteného odporu, je nepřijatelné uvažovat sedání pomocí metody sčítání vrstvy po vrstvě, musíte použít jiné metody pro výpočet sedání, například numerické modelování midas GTS NX.

Protože existuje velké množství typů půd, mohou se parametry pro měření elektrického odporu půdy navzájem značně lišit. Hodnoty specifického odporu jsou také ovlivněny typem půdy, hustotou, množstvím vlhkosti v půdě, úrovní zamrznutí, okolní teplotou, koncentrací různých chemikálií, solí a alkalických zbytků v půdě. GOST R 50571.5.54–2013 upravuje průměrné hodnoty většiny půdních typů, které lze nalézt v Rusku.

Proč potřebujeme měření odporu půdy?

Výpočty měrného odporu nám umožňují určit úroveň vodivosti půdy, tedy jak dobře se bude proud šířit zemí od zemních elektrod.

To vyžadují projekty organizací, aby věděly, co lze očekávat při navrhování uzemnění elektrických instalací.

Jak určit měrný elektrický odpor půdy

Typicky naši zaměstnanci měří měrný odpor půdy připojením vytvořeného dočasného uzemňovacího obvodu pomocí Wennerovy metody.

Elektrická měření zeminy jsou založena na metodě magnetoelektrického logometru. Pro přesné výsledky je důležité správné umístění měřicích kolíků, které by měly být instalovány v zemi přibližně na čtyřech místech ve stejných vzdálenostech, kam je plánováno umístění zemnících elektrod. Vzdálenost se vypočítá z délky kolíků, na které budou zaraženy do země.

Odečty přímo ovlivňují výpočty pro uzemnění elektrických instalací a zařízení. Například, čím nižší je indikátor, tím nižší je odpor zemnícího obvodu, což zase umožní významné úspory na počtu instalovaných zemnících elektrod.

Zařízení pro výpočet odporu půdy

Pro sledování elektrické vodivosti půdy je nutné provádět pravidelné kontroly odporu zemnících elektrod.

Pro kontrolu elektrické vodivosti používáme speciální přístroje, jako je M416 nebo moderní Metrel, kde je funkce měření odporu volitelná, nebo ohmmetr MEGEON 13120 Kromě toho se používá přístroj MS-08 nebo modernější přístroj na měření elektrického odporu půdy IS-10.

Jak často je třeba provádět měření?

Tento postup se doporučuje provádět po celý rok, každé čtvrtletí, protože změny počasí významně ovlivňují výsledky měření.

Jak správně vyřešit problém

Chcete-li získat požadované ukazatele výkonnosti, abyste se vyhnuli chybám a fatálním následkům s nekvalifikovaným přístupem, kontaktujte prosím naše specialisty o pomoc.

Disponujeme veškerým potřebným vybavením a mobilní laboratoří, takže můžeme rychle vyrazit téměř na jakékoli místo a kvalifikovaně a profesionálně vyřešit vámi zadaný úkol.

Protokol o odolnosti půdy

Po dokončení zkoušky vodivosti půdy naši specialisté zpracují protokol o provedené práci a protokol, kam zaznamenají výsledky měření.

Protokol specifikuje klimatické podmínky pro provádění měření a regulační dokumenty, ze kterých se specialisté při měření opírali.

Důležitou stránkou protokolu je označení zařízení, která byla do procesu zapojena. Vysoká třída přesnosti přístroje svědčí o kvalitě testů a spolehlivosti výsledků.

Specialisté naší společnosti prošli potřebným školením, mají všechna osvědčení o shodě a potřebnou kvalifikaci pro rychlé, odpovědné a profesionální provádění úkolů.

Protokol testu odolnosti půdy

Protokol je dokument s právní platností, schopný potvrdit shodu ochranných uzemňovacích nebo neutrálních zařízení s požadavky státních norem a regulačních dokumentů: PUE a PTEEP, PTBEEP.

Protokol pro stanovení měrné odolnosti zeminy se provádí jednak jako samostatná zkouška, jednak jako součást souboru měřicích činností pro přejímací a kontrolní zkoušky.

Protokol s výsledky testování měrné odolnosti půdy je nezbytný při vytváření systémů ochrany před bleskem a návrhu ochranného uzemnění.

Otázky a odpovědi

Jaký je rozptylový odpor zemní smyčky

Podle definice z učebnice citujeme: „Uzemňovací odpor (odolnost proti šíření elektrického proudu) je definován jako hodnota „odporu“ proti šíření elektrického proudu v zemi, vstupujícího do země zemní elektrodou. Měřeno v ohmech a mělo by mít minimální nízkou hodnotu”

Představte si dva kolíky od sebe. Jeden kolík je blízko elektrické instalace, kde došlo ke zkratu na kostru. Druhý kolík je umístěn v blízkosti trafostanice, kde má tendenci protékat proud. Největší proudová hustota je v oblasti kolíku, který je umístěn přímo u elektroinstalace. Dále se proud šíří po velkém povrchu, ale prakticky není detekován. Oblast nacházející se ve vzdálenosti od uzemňovacího zařízení, kde nelze detekovat pokles napětí, se nazývá zóna nulového poklesu potenciálu. Rozmetací zóny jsou umístěny před touto zónou. Při měření vyžadují zvýšenou pozornost. Proud, který teče z uzemňovacího zařízení, vytváří úbytek napětí mezi bodem vstupu do země a zónou nulového potenciálu.

Poměrem úbytku napětí k proudu, který jej způsobuje, je odpor šíření. Rз=Uз/iз, Ohm. Měříme metodou ampérmetr/voltmetr.

Jak změříte zemní odpor

Zemnící odpor měříme metodou ampérmetr/voltmetr.

Vháníme dvě elektrody: proudovou a potenciální a proud prochází proudovou elektrodou a nabíječkou. Potenciální elektroda měří pokles napětí mezi nabíječkou a bodem, kde se nachází proudová elektroda. Zařízení provede potřebné výpočty a vytvoří výsledek.

Vzdálenosti mezi elektrodami volíme podle návodu k přístroji, kterým provádíme měření.

V našem případě testovacím zařízením, se kterým pracujeme, může být měřič zemního odporu M416 nebo jiný dostupný. V současné době nejčastěji řešíme Metrel MI 3105, mimochodem stavebnice Metrel je dodávána se dvěma dráty, každý o délce 20 m.

Je nutné odpojit měřená zemnící zařízení od obecného obvodu?

Řídíme se standardy PUE-7, kapitola 1.7. Uzemnění a ochranná opatření. Normy odporu pro jednu zemnící elektrodu jsou jedna věc a normy pro neutrál transformátoru jsou odlišné. Pokusíme se vysvětlit, proč se nedoporučuje jej deaktivovat, abychom získali objektivní výsledky.

Když měříme samostatné uzemňovací zařízení připojené např. k uzemňovacímu zařízení opakovaného uzemnění PEN (nulového) vodiče, který je zase připojen k opakovaným zemnicím elektrodám na podpěrách venkovního vedení, pokud existují, a k uzemňovacímu zařízení napájecí rozvodny. Z transformátorové neutrální nabíječky lze připojit velké množství dalších nabíječek. Při měření jde proud z přístroje nejen do měřené nabíječky, ale i do každého přístroje připojeného na vodič PEN. V tomto případě je celkový odpor podhodnocen.

Chcete-li však změřit určité uzemňovací zařízení, položte si otázku: můžete vypnout uzemňovací zařízení bez vypnutí rozvodny 6(10)-0,4 kV? Vše, co vychází z rozváděče a z vysoké strany, je připojeno z neutrálu transformátoru.

Abyste se ochránili, musíte uvolnit napětí i na vysoké straně. Může se objevit jev jako zkrat z vysoké strany, který určí, zda bude ochrana určena – velká otázka. I když to detekuje, ochrana funguje na signál, ne na vypnutí. Představte si, že napětí z vysoké strany není odstraněno, provedli jste měření a šli zapnout transformátor a v rozvaděči se vytvořil skokový potenciál.

Sezónní koeficienty, jak ovlivňují měření, kde je najít

Koeficienty měření jsou ve starých pravidlech PTEEP spolu s PTB pro provoz elektroinstalací spotřebitelů. Publikováno v roce 1987. Nyní byly zveřejněny metodické pokyny pro výpočet zemního odporu. Nikdo přece nebude čekat na protokol do léta, když se v zimě zemní okruh.

V PTEEP je to „Účtování sezónních změn odporu zemnících elektrod“. V kapitole je uvedeno: “Odpor závisí na velikosti měrného odporu země ve vrstvě sezónních změn.” Pro získání maximálního možného zemního odporu po celý rok je třeba aktuálně naměřenou hodnotu zemního odporu vynásobit sezónním koeficientem uzemnění K.

„V závislosti na obsahu půdní vlhkosti ve vrstvě sezónních změn se používají tyto koeficienty: K1 – když se měření provádí na vlhké půdě nebo okamžiku měření předcházelo velké množství srážek. K2 – v případě měření při průměrné vlhkosti půdy a normálním množství srážek. K3 – pro suchou půdu“.

Proč potřebujeme zkušební protokol, jaké je jeho praktické využití?

Hlavním úkolem elektrického testování je identifikovat závady a předcházet poruchám v elektrických zařízeních, které mohou vést k poruchám v technologických procesech.

Díky seznamu závad, který je sestaven na základě výsledků testování a měření charakteristik elektrických zařízení, můžete vidět porušení v provozu elektrických zařízení. Zvláště zvýrazněny jsou poruchy, které vyžadují okamžitou nápravu.

Protokol a technická zpráva jsou dokumenty s právní silou, které mohou zabránit sankcím ze strany regulačních orgánů: ministerstva pro mimořádné situace, Rostekhnadzor a dalších.

Můžeme při opakovaných testech očekávat snížení ceny?

Při opětovném kontaktu s naší strojírenskou firmou je systém slev upřesněn s manažerem.

Proč je to možné?

Technické zprávy uchováváme ve firemním archivu po dobu 10 let. Pokud se stanete pravidelným klientem naší společnosti, reporty jsou uchovávány po celou dobu spolupráce plus dalších 10 let od data Vaší poslední poptávky.

Naši specialisté při vypracovávání technických zpráv a vyvozování závěrů o stavu zařízení kontrolují, jaké změny na elektroinstalaci nastaly v mezirevizním období.

Celkový počet testovaných zařízení a kabelů se výrazně nemění. Celkově však množství práce ubývá. Proto výrazné snížení ceny.