Устройство для моделирования сваи в грунте

120 САН РЕТЕН Союз СоветскиХоциалистнческииРеспублик Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к авт. свид-ву2) Заявлено 14.04,77 (21) 2475662/18-24 51) М, 1 л.з 6 066768 присоединением заявкиовета Министров СССРло делам изобретений и открытий 43) Опубликовано 30.08.78. Бюллетень45) Дата опубликования описания 10,08.7(71) заявитель В, М, Овсян РОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВА В ГРУНТЕ 2 тносится ике.елирова устроиств ительнойство для но- наГосударственный комитет (23) Приори Предлагаемое о о к аналоговой вычисл технИзвестно устрой мод ния 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 жест- костных характеристик сваи, источник тока для моделирования внешней нагрузки, инвертор и сумматор 11,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 резисторови четвертого, пятого и шестого резисторов,Узловая точка резисторной сетки черезседьмой резистор подключена к выходу5 сумматора, первый вход которого соединен с точкой соединения первого и второго резисторов резисторной сетки, второйвход сумматора подключен к точке соединения пятого и шестого резисторов резис 10 торной сетки. Третий и четвертый входысумматора соединены соответственно черезинвертор и первый элемент одностороннейпроводимости - с узловой точкой резисторной сетки, соединенной через второй эле 15 мент односторонней проводимости с делителем напряжения, подключенным к шиненулевого потенциала, соединенной черезисточник тока с узловой точкой резисторной сетки,20 На фиг. 1 показана свая, находящаясяпод действием горизонтальной нагрузки 1;на фиг. 2 приведена схема устройства длямоделирования сваи в грунте.Устройство содержит резисторную сетку25 с узлами 0 - 4 и резисторами 5 - 10, для моделирования коэффициентов перемещенийинвертор 11 с резисторами обратной связи12 (Л 0) и входным 13, сумматор 14 с резисторами 15 - 19, элементы 20 и 21 од30 сторонней проводимости, делитель 225 1 О 15 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 - погонный коэффициент податливости;Е 1 - изгибная жесткость сваи;Р - нагрузка на сваю.Устройство, показанное на фиг. 2, служитдля моделирования уравнения (1). Если сечение сваи перемещается вправо, отрываясьот грунта слева, то элемент 21 являетсяоткрытым и проводимость включена в работу, Элемент 20 в это время закрыт, и делитель 22 не включен,Устройство определяется следующимуравнением электрического тока для узла 0:+ 1 Фа + ДСУо = У. (2)Если сечение сваи перемещается влево,отрываясь от грунта справа, то, считая,что перемещениям эквивалентно напряжение, работа имеет иной характер: элемент20 открыт, а элемент 21 закрыт. Уравнение электрического тока при таком варианте работы диодов следующее:(9 д - Зд) ц, - 4 ду, - 4 оц,+,оц,+ди, -в - дУ, =У. (3)з 25 30 35 40 45 50 55 4При 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 соответ. ственно 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 Мо 397939, кл. 6 066 7/68, 1973.622120 У Составитель И, Лебедей 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, Ж, Раугиская наб д. 4/5