Badania laboratoryjne modelu kołowej obudowy korytarzowej sztywnej w nieodkształcalnym górotworze obciążonej siłą skupioną

Z E S Z Y T Y N A U K C W E P O L I T E C H N I K I Ś L Ą S K I E J S e ria: G Ó R N I C T W O z. 85

_________ 1 9 7 7 Nr kol. 555

K a z i m i e r z K O Ś L A C Z

B A D A N I A L A B O R A T O R Y J N E M O D E L U K O Ł O W E O O B U D O W Y K O R Y T A R Z O W E J S Z T Y W N E J W N I E O D K S Z T A Ł C A L N Y M G Ó R O T W O R Z E O B C I Ą Ż O N E J S I Ł Ą S K U P I O N Ą

S t r e s z c z e n i e . Na p o d s t a w i e b a d a ń m o d e l o w y c h s p r a w d z o n o p o p r a w ­ ność r o z w i ą z a ń t e o r e t y c z n y c h p r z e d s t a w i o n y c h w p r a c y [l]. P o n a d t o o k r e ś l o n o g r a n i c z n e o b c i ą ż e n i e m o d e l u s z t y w n e j kołowej o b u d o w y k o ­ r yta r z o w e j w n i e o d k s z t a ł c a l n y m g ó r o t w o r z e .

1. W p r o w a d z e n i e

C e l e m p r z e p r o w a d z e n i a b a d a ń m o d e l o w y c h b y ł o s p r a w d z e n i e p o p r a w n o ś c i m e ­ tod p r o j e k t o w a n i a na d o p u s z c z a l n y u d ź w i g p r z e d s t a w i o n y c h w p u n k c i e 2.1 i 2 . 2 p r a c y fil. W b a d a n i a c h tych k o ł o w ą o b u d o w ę k o r y t a r z o w ą z a s t ą p i o n o m o ­ d e lem w p o s t a c i p i e r ś c i e n i a koł o w e g o , zaś n i e o d k s z t a ł c a l n y g ó r o t w ó r z a ­ s t ę p o w a ł k o r p u s m o d e l u (rys. l).

P i e r ś c i e ń b ył o s i o w o o b c i ą ż o n y p o p r z e z p e n e t r a t o r (rys. l). Na s k u t e k w z r o s t u o b c i ą ż e n i a p e n e t r a t o r p r z e m i e s z c z a ł się w dół, p o w o d u j ą c o d k s z t a ł ­ c enia p i e r ś c i e n i a aż do w y s t ą p i e n i a p r z e g u b ó w p l a s t y c z n y c h (rys. 2), tak w i ę c p i e r ś c i e ń o s i ą g n ą ł s t a n r ó w n o w a g i g r a n i c z n e j . S t a n r ó w n o w a g i g r a n i c z ­ nej z o s t a ł z d e f i n i o w a n y j a k o s t a n w y s t ę p u j ą c y p r z y n a j w i ę k s z y m m o ż l i w y m o b c i ą ż e n i u siłą 2 P g r * w ten sain s p o s ó b s t a n r ó w n o w a g i g r a f i c z n e j d e f i n i u ­ je p r a c a [2], o raz p o d o b n i e d l a o b c i ę ż e n i a r o z ł o ż o n e g o łuku o t w a r t e g o [3].

246 K. K o ś l a c z

A p u n k t a c h A i B p i e r ś c i e n i a (rys, 2 w y s t ą p i ł y p r z e g u b y p l a s t y c z n e . D a l ­ szy p r z e s u w p e n e t r a t o r a w dół s p o w o d o w a ł p r z e m i e s z c z a n i e s ię p r z e g u b ó w p l a s t y c z n y c h , p r z y czym w i e l k o ś ć o b c i ą ż e n i a malała.

2. P r z e b i e g b a d a n i a

Do b a d a ń l a b o r a t o r y j n y c h u ż y t o p r ó b e k w p o s t a c i p i e r ś c i e n i k o ł o w y c h o p r z e k r o j u p r o s t o k ą t n y m z d w ó ch r o d z a j ó w stali. P r ó b k i o z n a c z o m n u m e r a m i od 1-12 w y k o n a n o z m a t e r i a ł u o g r a n i c y p l a s t y c z n o ś c i R = 8 1 0 0 — n»ro-

* daN Cl"'~

miast p r ó b k i o n u m e r a c h od 1 3- 3 2 z m a t e r i a ł u o R g = 4 1 5 0 — W y m i a r y p r ó ­

bek b y ł y j e d n a k o w e i w y n o s i ł y : rm

6 8 . 2 mm - ś r e d n i c a z e w n ę t r z n a , 6 3 . 2 mm - ś r e d n i c a w e w n ę t r z n a , h * 2 , 5 mm - g r u b o ś ć p i e r ś c i e n i a , b « 10 mm - s z e r o k o ś ć p i e r ś c i e n i a . P r ó b k i w y k o n a n o z d o k ł a d n o ś c i ą do 0,1 mm.

P r ó b k i te w s t a w i o n o w k o r p u s t al o wy (rys. 1 o ś r e d n i c y w e w n ę t r z n e j 6 8 , 2 mm i p o p r z e z p e n e t r a t o r o b c i ą ż o n o w m a s z y n i e w y t r z y m a ł o ś c i o w e j az do w y s t ą p i e n i a s t anu r ó w n o w a g i g r an i c z n e j (rys. Z), d o k o n u j ą c p o m i a r u m a k s y ­ m a l n y c h o b c i ą ż e ń 2 p g r - P o w y j ś c i u z d e f o r m o w a n e g o p i e r ś c i e n i a z k o rp u s u d o k o n y w a n o r ó w n i e ż p o m i a r u kąta fi ^ o k r e ś l a j ą c e g o p o ł o ż e n i e p r z e g u b ó w pla- s t y cznych

T a b l i c a 1 Nr

p r ó b k i

O b c i ą ż e n i e q r a n i c z n e 2 P gr [daN]

P o ł o ż e n i e p r z e g u b ó w p l a s t y c z n y c h

h W

Nr p r ó bk i

O b c i ą ż e n i e graniczr.c 2 P gr [daN]

P o ł o ż e n i e p r z e g u b ó w p l a s t y c z n y c h

Pi t ° ]

1 470 29 17 325 22

2 470 28 18 325 22

3 450 28 19 28 0 24

4 540 25 20 295 23

5 56G 27 21 360 24

6 53 0 28 22 360 20

7 450 28 23 2 6 0 23

8 49 0 29 24 33 0 25

g 525 29 25 2 0 0 23

10 460 26 26 2 8 0 21

11 6 10 28 27 34 0 22

12 480 29 28 30 0 23

13 2 60 23 29 2 9 0 26

14 330 21 30 285 23

15 3 3 0 22 31 2 7 0 23

16 365 2 0 32 2 7 0 22

B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e m o d e l u koło w e j o b u d o w y . .

Z u wagi na co. że s p o s ó b p o m i a r u kąta ft był m a ł o p r e c y z y j n y , w y n i k i p o m i a r u z n a c z n i e r ó ż n i ą się od t e o r e t y c z n y c h i m o g ą być b r a n e p o d u w a g y tyiko j a k o w i e l k o ś c i s z a c u n k o w e . B ł ą d p r z y j ę t e j m e t o d y p o m i a r u k ą t a jb^ p o ­ legał m i ę d z y i n n y m i na tym, że p o m i a r u d o k o n y w a n o po w y j ś c i u p r ó b k i z kor pusu. O t r z y m a n e w y n i k i p r z e d s t a w i o n o w t a b l i c y 1.

3. O b l i c z e n i a t e o r e t y c z n e o b c i ą ż e ń g r a n i c z n y c h b a d a n y c h m o d e l i o b u d o w y

W c e l u w y k a z a n i a s ł u s z n o ś c i p r z e d s t a w i o n e j t e orii o b l i c z e ń w p u n k i a c ń 2.1 i 2 ,2 p r a c y flj w y k o n a n o r ó w n i e ż o b l i c z e n i a o b c i ą ż e n i a g r a n i c z n e g o 2p r dla b a d a n y c h p i e r ś c i e n i w o p a r c i u o w z o r y p o d a n e w p u n k t a c n 2.1 i 2.2 [1], W y n i k i tych o b l i c z e ń p r z e d s t a w i o n o w p o s t a c i f u n k c j i 2P -

= 2 P ^ r jbj . M a k s i m u m tej f unkc j i o d p o w i a d a o b c i ą ż e n i u 2 P , zaś o d p o w i a ­g r d a j ą c y temu o b c i ą ż e n i u ^{K ą t} |b^ o k r e ś l a p o ł o ż e n i e p r z e g u b ó w p l a s t y c z n y c h .

Na r y s u n k u 3 p r z e d s t a w i o n o w y n i k i o b l i c z e ń p r z y s t o s o w a n i u m e t o d y r ó w ­ n o w a g i o g n i w spunkt 2.1 £l] ).

Na rys. 4 p r z e d s t a w i o n o w y n i k i o b l i c z e ń p r z y z a s t o s o w a n i u w ł a s n e j m e ­ tody z u w z g l ę d n i e n i e m o d k s z t a ł c e ń s p r ę ż y s t y c h (punkt 2 . 2 [l]

[doN];

7001 , SiCO JM:

mi

40#j 3001

2Co\

42 14 16 1 8 2 0 ?2 2 4 2 6 f a * ;

8<00

v Rm-440O

ID 11 ¿4 1F P 8 3C 7 1

!.

Rys R y s . 4

4. Z e s t a w i e n i u w yn ików b a d a ń labc.-at ery j n/cń i o b l i c z e ' t c c r e t y c z n y c h morel-

W t a b l i c y 2 p r z e d s t a w i o n o ś r e d n i e w a r t o ś c i o b c i ą ż e n i a g r a n i c z n e g o 2P i kąta p o ł o ż e n i a p r z e g u b ó w p l a s t y c z n y c h dla b a d a n y c h p i e r ś c i e n i oraz w y n i k i o b l i c z e ń w y k o n a n y c h na p o d s t a w i e w z o r ó w p o d a n y c h w p u n k t a c h 2,1 i 2 . 2 p r a c y [l] .

2 4 8 K. K o ś l a c z

T a b l i c a 2

M a t e r i a ł W y n i k i o b l i c z e ń t e o r e t y c z n y c h Ś r e d n i e w a r t o ś c i z b a d a ń la b o r a t o - r y j n y c h m o d e l i e

— 2daN

o b l i c z o n e wg pkt.

2.1 p r a c y [l]

o b l i c z o n e w g pkt.

2 .2 p r a c y [l]

cm 2 P gr [daN]

Ą [o]

2 P gr [daN]

P l M

2 P gr [daN]

Pl M

8 1 0 0 66 5 1 7,5 5 25 2 6 502 2 7 , 83

4 1 5 0 375 15,8 326 22 307 2 3 , 4 5

5. P o d s u m o w a n i e

2 z e s t a w i e n i a w y n i k ó w .tab l ic a 2) m o ż n a s f o r m u ł o w a ć n a s t ę p u j ą c e w n i o ­ ski :

1. P o t w i e r d z a się w n i o s e k z p r a c y , że w a r t o ś c i o b l i c z o n e t e o r e t y c z ­ n i e w p u n k c i e 2 . 2 p r a c y [l] sę n i ż s z e o 2 5 % od w a r t o ś c i o b l i c z o n y c h z p u n k t u 2.1 i one w i n n y być b r a n e p o d u wa g ę w p r o j e k t o w a n i u .

2. W a r t o ś c i o b c i ą ż e ń g r a n i c z n y c h u z y s k a n e z b a d a ń m o d e l i o b u d o w y sę n i ż s z e o o k o ł o 5 % od o b l i c z e ń t e o r e t y c z n y c h w y k o n a n y c h na p o d s t a w i e w z o ­ rów wg w ł a s n e j m e t o d y p r o j e k t o w a n i a u w z g l ę d n i a j ą c e j o d k s z t a ł c e n i a s p r ę ż y ­ ste.

3. W y n i k ten jest l o g i c z n a k o n s e k w e n c j a faktu, że w b a d a n i a c h l a b o r a ­ t o r y j n y c h m o d e l i o b u d o w y m i ę d z y m o d e l e m o b u d o w y ( p i e r ś c i e n i e m ) a m o d e l e m s z t y w n e g o g ó r o t w o r u ( k o r p u s e m ) b y ł y m i n i m a l n e luzy, a p o n a d t o k o r p u s nie jest i d e a l n i e sztywny.

L I T E R A T U R A

S z u ś c i k W., K o ś l a c z K . : P r o j e k t o w a n i e m e t o d ę na d o p u s z c z a l n y u d ź w i g o b u d o w y kołowej k o r y t a r z o w e j sz t y w n e j w n i e o d k s z t a ł c a l n y m g ó r o t w o r z e ob c i ę ż o n e j s ił ę sku p i o n a . ZN Pol. Sl. G ó r n i c t w o z. 85, G l i w i c e 1 9 77 ( n i n i e j s z y z e sz yt).

[

²

]

S z u ś c i k W. : B a d a n i a w y i d e a l i z o w a n e g o m o d e l u łuku k o ł o w e g o o b u d o w y k o ­ ry ta r z o w e j w s t a n i e g r a n i c z n y m . ZN Pol. SI. G ó r n i c t w o z. 48, G l i w i c e 1971.

[3] B i l i ń s k i A.: B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e z e s p o ł ó w łukowej o b u d o w y c h o d n i k o ­ wej. K o m u n i k a t G I G nr 518, K a t o w i c e 1971.

B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e m o d e l u k oł owej o bu d o w y . . 249

JIAEOPAÏOPHHE MCCJIE^OBAHHH MO££JIM K O JibltBBO i! HËCTKOit KPEfiH

3 H E ^ O H ^ P y i O g e i S C f l rOPHOK HACCÆBE H A rpyaE H H O i! COCPEflOTOHEHHOił CHJÎO/Î

P e 3 ¡o M e

na ocHOBe M o^ejitH ax HcojiejtOBaHnil npoBepeHiio npaBHJibHOCTt TeopeTm iecKH x pemeHHiî n o j i a H H U x b p a d o i e [ i ] . Kpowe l o r o onpe^ejieH O n pen ejibH y» H arpy3Ky m o- n e jia xëcïK O ü K O zb u eso S mipeKOBoS K pena b Hefle$opMHpyioineMca ropHOM MacoHBe.

S T I F F C I R C U L A R G A L L E R Y L I N I N G M O D E L L A B O R A T O R Y T E S T S

F OR C O N C E N T R A T E D F O R C E L O A D S U N D E R N O N - D E F O R M A B L E O R O G E N C O N D I T I O N S

S u m m a r y

On the g r o u n d of m o d e l tests t h e o r e t i c a l c o n s i d e r a t i o n s p r e s e n t e d in p a p e r [l] h a v e b e e n p roved. L i mi t l o a d s for a s t i f f c i r c u l a r g a l l e r y l i n ­ ing m o d e l for n o n - d e f o r m a b l e o r o g e n i c c o n d i t i o n s h a v e b e e n d e t e r m i n e d .