plik


ÿþSZCZEPAN LUTOMIRSKI, s.lutomirski@il.pw.edu.pl MARTA LUTOMIRSKA, m.lutomirska@il.pw.edu.pl Politechnika Warszawska, WydziaB In\ynierii Ldowej ANALIZA PRZYCZYN AWARII POKRYW OSADNIKÓW WSTPNYCH THE ANALYSIS OF THE ORIGINS OF FAILURE OF THE COVERS FOR SEWAGE TANKS Streszczenie Przedmiotem referatu jest analiza przyczyn awarii pokryw w modernizowanej oczyszczalni [cieków w Warszawie. Pokrywy byBy wykonane z kompozytu GRP jako obrotowe samono[ne konstru- kcje o skomplikowanej geometrii przestrzennej. Kontrolne obliczenia statyczne wykonano przy u\yciu programu Abaqus zakBadajc model materiaBu izotropowego, liniowo-spr\ysto-plastycznego. Stwier- dzono, \e nawet dla najkorzystniejszych warunków pracy pokryw ich stan graniczny no[no[ci i stan gra- niczny u\ytkowalno[ci s lokalnie przekroczone. Zatem pokrywy zostaBy zaprojektowane niepoprawnie. Abstract In this paper the origins of the failure of the covers over sewage tanks in Warsaw is analyzed. The covers were made of GRP (Glass Reinforced Polyester) as self-supporting structures with a complex spherical geometry. The analysis was performed using Abaqus software. It was assumed that the material is isotropic and elasto plastic. It was found that even for the most favorable work conditions the ultimate and serviceability limit states were locally exceeded. The conclusion is that the covers were designed incorrectly. 1. Opis konstrukcji pokrywy osadnika Osadniki wstpne wybudowane zostaBy w ramach modernizacji Oczyszczalni Zcieków w Warszawie (rys. 1). S to zbiorniki, cz[ciowo zagBbione w gruncie. W procesie sedy- mentacji nastpuje w nich usunicie zawiesin Batwo opadajcych, jak równie\ zawiesin l\ejszych od wody  tBuszczy i cz[ci pBywajcych, które nie zostaBy oddzielone w poprze- dzajcych urzdzeniach oczyszczalni. Wstpnie oczyszczone [cieki odprowadzane s na ko- lejne etapy technologiczne oczyszczania. Natomiast osady powstaBe w wyniku sedymentacji w osadniku wstpnym s zgarniane przy pomocy zgarniacza do komory osadowej (leja), skd s odprowadzane do dalszego oczyszczania. Zciany boczne osadników wstpnych s powBokami cylindrycznymi o [rednicy wewn- trznej 50,0 m i grubo[ci 350 mm (rys. 2). Pojemno[ osadnika wstpnego wynosi ok. 5700 m3. Wysoko[ napeBnienia [ciekami przy [cianie bocznej wynosi 2,89 m, za[ spa- dek dna jest 5%. W [rodku osadnika znajduje si cylindryczna kolumna centralna, w której zlokalizowano system kanaBów przelewowych i lej osadowy. Zrednica leja osadowego wynosi ok. 5,0 m, a jego gBboko[ ok. 9,50 m. Na koronie kolumny centralnej znajduje si bie\nia dla systemu obrotowego zgarniacza i pokrywy osadnika. Osadniki wstpne przykryto obrotowymi samono[nymi pokrywami wykonanymi z lami- natu poliestrowo  szklanego GRP. 592 Lutomirski S. inni: Analiza przyczyn awarii pokryw osadników wstpnych Rys. 1. Widok osadnika wstpnego ze zgarniaczem, kolumn centraln i pomostem Rys. 2. Przekrój pionowy typowego osadnika wstpnego Przekrycie zbiorników ma na celu ograniczenie rozprzestrzeniania si odorów i aerozoli bakteryjnych emitowanych z osadnika. SkBada si ono z 36 powtarzalnych Bupin usytuowa- nych promieni[cie nad osadnikiem. Aupiny korytkowe wykonano metod kontaktow, podobn do metody  chaBupniczej , ukBadajc na formie kolejne warstwy maty i tkaniny nasczone \ywic poliestrow. Do laminowania zastosowano \ywic izoftalow ze specjalnymi dodatkami. Dla ochrony przed warunkami atmosferycznymi i przed korozj zastosowano odpowiednie preparaty ochronne. Grubo[ci kompozytu w Bupinie s nastpujce: pokrywa 4,5 mm, cz[ci skrajne koBnierzy bocznych 7 mm, [rodkowa ich cz[ 7,99 mm. Ka\da Bupina usztywniona jest na koDcach przepon (deklem). Na kolumnie centralnej Bupiny poBczone s za pomoc pier- Diagnostyka w ocenie bezpieczeDstwa konstrukcji 593 [cienia wewntrznego wykonanego ze stali szlachetnej poruszajcego si na staBych kr\- kach. WzdBu\ promieni przekrycia poBczenia Bupin zrealizowane s za pomoc koBnierzy promieniowych. Na zewntrz za[ Bupiny poBczone s koBnierzami zewntrznymi. Pod koB- nierzem zewntrznym ka\dej Bupiny zamocowane s trzy koBa o no[no[ci 14 kN, które poru- szaj si po bie\ni na koronie [ciany zewntrznej. Przekrycie obraca si wraz ze zgarniaczem i pomostem. Aupiny maj zmienn wysoko[ od 1200 mm nad podpor zewntrzn do 563 mm nad podpor wewntrzn (rys. 3 i 4). W rzucie poziomym Bupiny maj ksztaBt trapezu o wymia- rach podstaw 4388 i 667 mm i wysoko[ci trapezu 21350 mm. Szeroko[ koBnierzy promie- niowych Bupin wynosi 160 mm. Zlad powierzchni [rodkowej Bupiny w przekroju pionowym poprowadzonym przez najwy\sza tworzc opisuje promieD Rg = 133368 mm a w przekroju poprowadzonym przez koBnierz boczny Bupiny promieD Rb = 139922 mm. UksztaBtowanie na Buku powierzchni koBnierzy bocznych Bupin powoduje, \e w [rodku rozpito[ci koBnierza bocznego wystpuje podniesienie wykonawcze ok. 407 mm. Ka\da Bupina skBada si z trzech cz[ci scalanych na budowie. Scalanie cz[ci Bupin wykonane jest przy pomocy [rub M12 o rozstawie 250 mm Bczcych wewntrzne koBnierze podBu\ne i poprzeczne. PoBczenia koBnierzy s uszczelnione mas poliuretanow Sikaflex 221. Przekrycie podzielone jest na sze[ segmentów. Segmenty poBczone s ze sob [rubami usytuowanymi w owalnych otworach wykonanych w koBnierzach Bczcych Bupiny (rys. 5). Otwory owalne segmentów jak równie\ wiksze ni\ Bczce trzpienie otwory w Bupinach maj zapewni mo\liwo[ przemieszczeD termicznych Bupin w kierunku promieniowym i kierunku obwodowym. W ka\dym segmencie jest sze[ Bupin. PoBczenia ich s typu zakBadkowego zwykBego. Aupiny w segmentach poBczone s ze sob promieniowo koBnie- rzami zewntrznymi za pomoc [rub M12 w otworach o [rednicy 20 mm (rys. 6). Rys. 3. Widok czoBowy Bupiny korytkowej zbie\nej Rys. 4. Widok z góry Bupiny korytkowej zbie\nej. Na rysunku podano umiejscowienie uchwytów do podnoszenia Bupiny w czasie monta\u 594 Lutomirski S. inni: Analiza przyczyn awarii pokryw osadników wstpnych Rys. 5. Widok koBnierza poBczeniowego koDcowej Bupiny w segmencie Rys. 6. KoBnierze poBczeniowe lewy i prawy wewntrznej Bupiny w segmencie 2. Uszkodzenia pokryw W czasie wizji lokalnej stwierdzono, \e ok. 75% pokrywy nad osadnikiem, dla którego wzmocnienia wykonywano w wytwórni jest caBkowicie uszkodzona (rys. 7). Uszkodzenie przekrycia polegaBo gBównie na zapadniciu si zbie\nych korytek. Wikszo[ zaBamaD powstaBa w poBowie odlegBo[ci pomidzy [cian zewntrzn zbiornika i kolumn wewn- trzn. Zaobserwowano równie\ uszkodzenia pokryw w pobli\u [ciany zewntrznej osadnika oraz uszkodzenia w niewielkiej odlegBo[ci od kolumny centralnej tj. 2,5÷3,5 m. Natomiast na drugim osadnikiem, dla którego wzmocnienia wykonywano na budowie tylko kilka pokryw ulegBo uszkodzeniu. W czasie wizji lokalnej dokonano pomiaru grubo[ci pokrywy [niegu w kilku miejscach na pokrywie i w kilku miejscach na gruncie. Na \elbetowej kolumnie centralnej zbiornika (rys. 2) grubo[ warstwy zalegajcego [niegu wynosiBa od 30 do 50 cm. Na górnej powierz- chni Bupiny przy deklu zewntrznym grubo[ warstwy [niegu wynosiBa 13÷14 cm, za[ na koBnierzu promieniowym przekrycia Bupiny grubo[ [niegu wynosiBa 47 cm. Na gruncie w terenie otwartym grubo[ warstwy [niegu nie przekraczaBa 33 cm. Na podstawie równo- wa\nika wodnego [niegu zmierzonego na stacji Warszawa  Okcie (lotnisko) ustalono, \e obci\enie [niegiem Bupin w dniu awarii wynosiBo ok. 0,7 kN/m2 tj. 80% warto[ci charak- terystycznej i 50% warto[ci obliczeniowej obci\enia [niegiem. Diagnostyka w ocenie bezpieczeDstwa konstrukcji 595 Rys. 7. Widok przekrycia Bupinowego osadnika wstpnego po awarii 3. Faza projektowania i wykonywania przykrycia Projekt przekrycia [1] zostaB opracowany przez austriackie biuro projektowe. Na pod- stawie dostpnej dokumentacji mo\na przypuszcza, \e przyjto mocno uproszczony model obliczeniowy Bupiny w postaci prta o zmiennym przekroju poprzecznym. Dane materiaBowe do projektu przyjto na podstawie testów no[no[ci laminatu wykonanych przez Austriacki Instytut Tworzyw Sztucznych. W projekcie stwierdzono, \e testy  pozwalaj wnioskowa, \e parametry materiaBowe le\ce u podstaw tych obliczeD zostaBy rzeczywi[cie osignite . Autor projektu podaje, \e  najczstszym istotnym kryterium zawodno[ci jest wyboczenie skorupy w obszarze nacisku (u góry) i stwierdza, \e stateczno[ Bupiny sprawdziB zgodnie z ksi\k teori podan w ksi\ce Wiedemanna [2]. Projekt pokryw zostaB zweryfikowany w Polsce [1] przez osoby o odpowiednich kwalifi- kacjach i do[wiadczeniu. Nowe obliczenia do projektu przekrycia wykonano programem Autodesk Robot Structural Analysis, cz[ obliczeD sprawdzajcych wykonano programem Abaqus. Przy weryfikacji uwzgldniono niekorzystne wpBywy pogody, temperatury, starze- nia si, peBzania oraz niedokBadno[ci produkcyjne, modyfikujc parametry materiaBowe. Wprowadzono zastpczy moduB spr\ysto[ci (E = 8450 MPa) i zastpcze grubo[ci elemen- tów. Dla przyjtego, wspóBczynnika materiaBowego 1,35 oraz wspóBczynnika redukcji napr- \eD granicznych 1,55 przyjto Bczny wspóBczynnik bezpieczeDstwa 1,35×1,55 = 2,09 i osza- cowano [redni wytrzymaBo[ obliczeniow na rozciganie i [ciskanie dla materiaBu Bupiny kolebkowej:  dla materiaBu rozciganego Bupiny ftd = 102,7 MPa,  dla materiaBu [ciskanego Bupiny fcd = 77,9 MPa. W projekcie weryfikacyjnym obliczono równie\ obci\enie krytyczne Bupiny GRP. Stwierdzono, \e niebezpieczeDstwo wyboczenia Bupiny mo\e wystpi przy obci\eniu siB skupion 3,8 kN lub przy obci\eniu równomiernym 0,55 kN/m2. Obliczone warto[ci obci\eD krytycznych s mniejsze ni\ obci\enia jakie mog wystpi (np. obci\enie [niegiem 0,9×1,5 = 1,35 kN/m2). Obliczone maksymalne przemieszczenia pionowe Bupiny 596 Lutomirski S. inni: Analiza przyczyn awarii pokryw osadników wstpnych wynosz ok. 54,5 cm dla przyjtego zastpczego materiaBu Bupiny i ok. 63 cm dla warstwo- wego materiaBu Bupiny. S to bardzo du\e ugicia rzdu okoBo 1/35 rozpito[ci, jakich nie dopuszcza si w konstrukcjach. Autorzy opracowania od otrzymanego ugicia bBdnie odejmuj wstpn strzaBk ugicia (40 cm) oraz stwierdzaj, \e ugicia s mniejsze ni\ dopuszczalne. Zauwa\aj oni równie\, i\ Bupina nie mo\e pracowa jako samodzielny element no[ny, poniewa\ nie zachowuje geometrycznej niezmienno[ci w kierunku poprzecz- nym. Pomimo niespeBnienia tych dwóch podstawowych warunków no[no[ci i u\ytkowal- no[ci, projekt zostaB zatwierdzony jako pozytywny. W trakcie monta\u Bupin wystpiBy bardzo du\e ugicia i pojawiBy si problemy z ich poBczeniem. Zlecono wic firmie w Austrii wykonanie dwóch opracowaD dotyczcych  odksztaBcenia i stabilno[ci przekrycia Bupinowego [3]. W tych opracowaniach analizowano model przekrycia kolebkowego skBadajcy si z trzech poBczonych Bupin i doBczonych do nich dwóch Bupin poBówkowych. Dla zapewnienia osiowej symetrii zablokowano prze- mieszczenia w kierunku obwodowym oraz moment w kierunku promieniowym w najwy\- szych punktach dwóch zewntrznych Bupin poBówkowych. Ponadto przyjto, \e Bupiny po stronie wewntrznej s podparte we wszystkich kierunkach translatorycznych za[ po stro- nie zewntrznej przemieszczenia pionowe w trzech punktach (odpowiada to poBo\eniom kóB jezdnych) s równe zero. Przyjto zatem, wyidealizowany schemat konstrukcji, który tylko w bardzo szczególnych warunkach mo\e wystpi. Dla wyidealizowanych warunków brzego- wych poBczonych Bupin wykonano obliczenia metod elementów skoDczonych, programem Abaqus. Na podstawie nieliniowej analizy stwierdzono, \e konstrukcja przekrycia jest w sta- nie przenie[ obci\enie:  ci\ar wBasny×1,35 + ci\ar [niegu ×1,5×0,3429 . Przy wy\szym stopniu obci\enia przekrycia nie udaBo si uzyska zbie\no[ci rozwizania. No[no[ Bupiny byBa niewystarczajca do przeniesienia wystpujcych obci\eD. Zaproponowano zatem dwa sposoby wzmocnienia Bupin w postaci przyklejanych w ró\ny sposób do Bupiny warstw tkanin i mat z wBókna szklanego. Zaproponowano równie\ wzmocnienia wzdBu\ otworów znajduj- cych si w Bupinach i wzdBu\ koBnierzy promieniowych. Wg obliczeD, po wzmocnieniach Bu- piny mogBy przenie[ nastpujce obci\enia:  ci\ar wBasny×1,35+ci\ar [niegu×1,5×1,45 . Obci\enia Bupin w powy\szych austriackich opracowaniach [3] zostaBy ograniczone tylko do ci\aru wBasnego Bupiny i obci\enia [niegiem. Nie uwzgldniono obci\enia przykrycia parciem wiatru, podci[nieniem technologicznym oraz obci\enia wywoBanego przez dwóch poruszajcych si pracowników. Wtpliwo[ci budzi równie\ przyjty sposób obci\enia [niegiem Bupin jak dla dachu cylindrycznego. Dla dwóch najwikszych obci\eD otrzymano maksymalne ugicie ok. 32,26 cm > l/100 = 21,35 cm. Jest to du\e ugicie Bupiny. W zaprojektowanym przekryciu kolebkowym wystpuje nieliniowo[ geometryczna i fizyczna. Nieliniowo[ geometryczna jest wynikiem du\ych przemieszczeD i du\ych odksztaBceD. W konstrukcji poBczonych Bupin wystpuj luzy i ich warunki brzegowe zmie- niaj si w miar narastania obci\eD (por. fot. 5 i 6). Konstrukcja przekrycia nie speBnia warunków Clapeyrona  wystpuje nieliniowo[ fizyczna. ZcisBe obliczenie konstrukcji z luzami jest kBopotliwe. Na pewno jest si po stronie bezpiecznej gdy rozpatruje si prac tylko jednej Bupiny. Przyjmowanie wikszej liczby poBczonych Bupin i zakBadanie wyideali- zowanych warunków brzegowych speBniajcych postulaty Clapeyrona prowadzi do zawy- \enia oszacowania mo\liwo[ci przenoszenia obci\ania przez Bupiny co zrobiono w kilku opracowaniach. Na temat przyczyn awarii pokryw powstaBo kilka opracowaD w kraju jak i zagranic [3]. Wykonano równie\ badania laboratoryjne cech mechanicznych kompozytu GRP takich jak: wytrzymaBo[ na rozciganie i na zginanie oraz moduBu spr\ysto[ci przy rozciganiu i przy zginaniu. Badania wykonano zarówno w kierunku podBu\nym jak i poprzecznym kompozytu. Diagnostyka w ocenie bezpieczeDstwa konstrukcji 597 Autorzy opracowaD [3] analizujc przyjte w obliczeniach zaBo\enia, wskazuj, \e nie- które zaBo\enia s kontrowersyjne a nawet i bBdne. Obliczenia statyczne wykonywane s dla danych materiaBowych przyjtych w projekcie jak i dla danych materiaBowych uzyska- nych we wBasnych badaniach. Nieomal we wszystkich opracowaniach pojawia si wniosek, \e  przyczyn uszkodzenia Bupiny, jest lokalna utrata stateczno[ci w miejscu koncentracji napr\eD. tj. na grzbiecie Bupiny tu\ za miejscem Bczenia elementów. Ewentualne niejedno- rodno[ci materiaBu mogBy przy[pieszy efekt zniszczenia Bupiny . Jako przyczyn lokalnej utraty stateczno[ci podaj oni defekt technologiczny materiaBu, który mógB wystpi w fazie produkcji, transportu lub monta\u lub razem w poszczególnych fazach. Zwrócono równie\ uwag, \e na przyjto niewielki globalny wspóBczynnik bezpieczeDstwa (³ = 2,09). W jednej z opinii autor kwestionuje celowo[ naprawy przekrycia osadników  poniewa\ nakBad byBby bardzo wysoki, jako[ niemo\liwa do skontrolowania, za[ rodzaj, ilo[ oraz miejsca nieje- dnoznaczne . Opinia zakoDczona jest stwierdzeniem:  ze wzgldu na nagromadzenie wad nale\aBoby zrezygnowa z poprawy stanu powBok . 4. Analiza obliczeniowa Bupiny Analiz obliczeniow Bupiny [4] przeprowadzono programem Abaqus uwzgldniajc warto[ napr\enia krytycznego powBoki. Napr\enia krytyczne dla powBoki majcej posta wycinka sto\kowego obliczono zgodnie z projektem [1] tj. jak dla idealnej (nie wykazujcej niedoskonaBo[ci ksztaBtu) powBoki walcowej pod dziaBaniem równomiernego [ciskania (por. [2] i [5]). Napr\enie krytyczne Ãkr powBoki o promieniu r, grubo[ci t i przy ½ = 0,3 wyniesie: Et à = 0,6 (1) kr r Cienkie powBoki sto\kowe s wra\liwe na pocztkowe niedokBadno[ci ksztaBtu (imperfekcje) i warto[ napr\enia krytycznego jest znacznie ni\sza [7] i zamiast wzoru (1) nale\y stosowa wzór (2) Et à = 0,19 . (2) kr r Przyjmujc dane materiaBowe z projektu [1]: E = 8450 MPa, t = 6,591 mm oraz uwzgldnia- jc promieD Bupiny w pobli\u wrgi porzecznej r = 1211 mm, otrzymujemy dla idealnej powBoki napr\enie krytyczne Ãkr = 27,6 MPa. Je\eli uwzgldni [redni warto[ z moduBów spr\ysto[ci w kierunku podBu\nym i porzecznym przy zginaniu E[r = 6220 MPa (wg. badaD wykonanych w Politechnice Warszawskiej [6]) oraz nominaln grubo[ laminatu (ok. 5 mm) to napr\enie krytyczne nie przekroczy Ãkr = 16,0 MPa. W przypadku uwzgldnienia imper- fekcji, (które w rzeczywisto[ci s nie do uniknicia przy produkcji kontaktowej laminatu) na- pr\enia krytyczne bd wynosiBy odpowiednio Ãkr = 8,3 MPa i Ãkr = 4,6 MPa. Po przekro- czeniu napr\enia krytycznego odksztaBcenia w laminacie lokalnie wzrastaj szybko i mo\e nastpi jego zniszczenie wskutek kruchego pkania. W obliczeniach statycznych [4] przyjto, \e powBoka laminatu jest ciaBem izotropowym i spr\ystym, o liczbie Poissona 0,3. Na podstawie badaD [6] zastosowano liniow schematy- zacj wykresu Ã-µ. Obliczenia statyczne przeprowadzone byBy dla dwóch poziomów napr- \enia krytycznego w Bupinie: Ãkr = 16,0 MPa i Ãkr = 27,6 MPa. Do analizy napr\eD w koBnie- rzach bocznych i koBnierzach wewntrznych przyjmowano peBen zakres zale\no[ci Ã-µ. 598 Lutomirski S. inni: Analiza przyczyn awarii pokryw osadników wstpnych 4.1 Faza monta\u Bupiny Rozpatrywano pojedyncz Bupin scalon z trzech cz[ci na budowie. Przyjto, \e Bupina jest swobodnie podparta na przeciwlegBych koDcach. Ponadto przyjto, na korzy[ bezpie- czeDstwa konstrukcji, \e grubo[ wrgi w miejscu poBczenia trzech elementów tj. w  zwor- niku jest o poBow mniejsza ni\ w pozostaBych miejscach. Grubo[ ta wynika ze sposobu poBczenia koBnierzy. Na rys. 8 podano napr\enia zastpcze we wrdze wg hipotezy Hubera Missesa Hencky`ego (H M H) od ci\aru wBasnego Bupiny. Dane materiaBowe i mechaniczne przyj- to z projektu [1]. Nale\y tutaj zwróci uwag na bardzo du\ warto[ napr\enia zastpczego w wrdze 110,7 MPa. Je\eli w trakcie Bczenia elementów wprowadzono przez poBczenia [rubowe napr\enia wstpne to warto[ napr\enia we wrdze mogBa by jeszcze wiksza ni\ obliczono. MogBo to powodowa uszkodzenie wrg przy monta\u Bupin. Natomiast w Bupinie najwiksze napr\enie zastpcze wg hipotezy H M H od ci\aru wBasnego (7,52 kN) wystpuj w pobli\u wrgi (por. rys. 9) i wynosz one 12,78 [MPa], a wic napr\enia krytyczne dla danych materiaBowych przyjtych w projekcie s przekro- czone o 54%, a do rzeczywistych danych materiaBowych s przekroczone a\ o 178%. A wic Bupiny mogBy ulec uszkodzeniom ju\ w trakcie monta\u. Rys. 8. Napr\enia zastpcze we wrdze wg hipotezy Hubera  Missesa  Hencky`ego (H M H) [MPa] od ci\aru wBasnego Bupiny Diagnostyka w ocenie bezpieczeDstwa konstrukcji 599 Rys. 9. Napr\enia zastpcze w Bupinie wg hipotezy H M H [MPa] od ci\aru wBasnego 4.2 Faza eksploatacji przekrycia W obliczeniach [4] przyjto segment skBadajcy si z sze[ciu Bupin (rys. 10). Aupiny w segmencie poBczone s ze sob tworzc tzw. konstrukcj luzow tzn. poszczególne Bupiny nie s ze sob poBczone na staBe lecz wystpuj pomidzy nimi niewielkie luzy w poBcze- niach. W koBnierzach zewntrznych dla [rub M12 wykonane s otwory o [rednicy 20 mm, a co sze[ Bupin luz ten wynosi 33 mm. W konstrukcji z luzami w poBczeniu zmieniaj si warunki brzegowe w miar narastania obci\eD. ZcisBe obliczenie konstrukcji z luzami jest kBopotliwe. Na pewno jest si po stronie bezpiecznej gdy analizuje si prac tylko jednej Bupiny. Przyjmowanie do obliczeD wikszej liczby poBczonych ze sob Bupin prowadzi do przeszacowania no[no[ci przekrycia. Rys. 10. Napr\enia zastpcze wg hipotezy H M H w segmencie od 6,4 × ci\ar wBasny 600 Lutomirski S. inni: Analiza przyczyn awarii pokryw osadników wstpnych Przyjto, \e segment jest identyczni podparty jak Bupina  na przeciwlegBych Bukach. Ponadto przyjto, \e w miejscu poBczenia Bupin istnieje swoboda obrotu koBnierzy zewn- trznych, natomiast przemieszczenia liniowe Bupin s zgodne. Analizowano dwa rodzaje warunków brzegowych wzdBu\ zewntrznych promieni koBnierzy. Przyjmowano, swobodne przemieszczenie koBnierzy zewntrznych lub blokowano poziome przemieszczenia normalne do promieni skrajnych segmentu na koBnierzach zewntrznych. Na rys. 10 podano napr\enia zastpcze w segmencie wg hipotezy H M H dla warun- ków brzegowych w postaci mo\liwo[ci swobody przemieszczenia koBnierzy zewntrznych segmentu. Napr\enia krytyczne (27,6 MPa  dla danych materiaBowych z projektu i dla idealnej powBoki) w skrajnych Bupinach wystpuj przy obci\eniu równowa\nym 6,4 g ci\aru wBasnego. Natomiast po uwzgldnieniu rzeczywistych danych materiaBowych i imperfekcji napr\enia krytyczne wystpi przy obci\eniu niewiele wikszym od 1g. Stateczno[ skrajnych Bupin jest niedostateczna. 5. Podsumowanie Kontrolne obliczenia statyczne pojedynczej Bupiny oraz sze[ciu Bupin poBczonych w jeden segment wykonano programem Abaqus. W zaprojektowanej konstrukcji przekrycia kolebkowego zbiornika wystpuje nieliniowo[ geometryczna i fizyczna. Imperfekcje znacznie obni\aj obci\enie krytyczne. Przyjcie napr\enia krytycznego, jak dla idealnie wykonanej powBoki, prowadzi do zawy\enia warto[ci obci\enia krytycznego. Napr\enie krytyczne zale\y od moduBu spr\ysto[ci podBu\nej jak i wymiarów przekroju poprzecznego Bupiny i warunków brzegowych. Napr\enie krytyczne w powBoce sto\kowej wykonanej z laminatu wyznaczono jak dla powBoki walcowej [ciskanej w kierunku tworzcych. Z obliczeD wynika, \e napr\enia i przemieszczenia Bupin zmieniaj si w szerokim zakresie w zale\no[ci od przyjtej warto[ci napr\enia krytycznego i przyjtych warunków brzego- wych. Przyjmujc nawet warto[ci napr\enia krytycznego dla idealnej powBoki (bez imper- fekcji) stany graniczne no[no[ci i u\ytkowalno[ci s przekroczone. Zatem Bupiny zostaBy zaprojektowane niepoprawnie. Wprowadzanie dodatkowych wzmocnieD i usztywnieD w niewielkim stopniu wpBynie na zwikszenie no[no[ci Bupin. Przy wprowadzeniu nowych niesymetrycznie rozBo\onych warstw laminatu pojawiaj si w konstrukcji sprz\enia napr\eD od stanu tarczowego i gitnego [8]. Napr\enia te mog powodowa wystpienie zjawiska delaminacji. Literatura 1. Dokumentacja Projektowa modernizacja oczyszczalni [cieków w Warszawie. 2008/2009. 2. Widemann J.: Leichtbau, Bd. 1 Elemente, Springer Verlag, Berlin 1986. 3. Opinie i ekspertyzy dot. pokryw osadników wstpnych 2009/2010. 4. Lutomirski Sz.: Opinia techniczna dotyczca przyczyn awarii pokryw osadników wstpnych na te- renie oczyszczalni [cieków...., Warszawa 2010. 5. Timoshenko S. P., Gere J. M.: Teoria stateczno[ci spr\ystej, Arkady, Warszawa 1963. 6. Ajdukiewicz C., Lutomirski Sz.: Sprawozdanie z badaD wytrzymaBo[ciowych próbek kompozytu GRP pobranego z Bupiny przekrycia osadnika wstpnego w oczyszczalni [cieków. WydziaBu In\ynierii Ldowej PW, Warszawa 2010. 7. Brzoska Z.: Statyka i stateczno[ konstrukcji, PWN, Warszawa 1965. 8. German J.: Podstawy mechaniki kompozytów wBóknistych, skrypt Politechniki Krakowskiej, WydziaB In\ynierii Ldowej, Katedra WytrzymaBo[ci Mat., Kraków 2001.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
04 Hnidec B i inni Analiza przyczyn stanu awaryjnego i zniszczenia zelbetowego zbiornika wiezowego
01 Ajdukiewicz C i inni Analiza przyczyn zagrozenia?zpieczenstwa?chu nad wielkopowierzchniowym obiek
06 Podolski B i inni Awaria oraz sposob wzmocnienia zelbetowego, wielokomorowego zbiornika oczyszcza
06 Kania M M i inni Katastrofa kolektora sanitarnego spowodowana osuwiskiem podczas robot ziemnych
01 Ajdukiewicz A i inni Fizykochemiczne przyczyny uszkodzen budynku murowegoid 66
12 Tatara T Analiza przyczyn powstania uszkodzen murowego budynku i koncepcja jego wzmocnienia
Korozja przyczynÄ… awarii opis wypadku
06 Rakoczy P i inni Krytyczne obciazenie zmeczeniowe ciezarowkami
Analiza przyczyn zwichniec endoprotez stawu biodrowego
14 Paczkowska T i inni Okolicznosci i przyczyny katastrofy rusztowania Bostap
Przyczynek do analizy polozenia
Analiza porównawcza rodzajów, przyczyn i okoliczności zgonów na podstawie badań sekcyjnych (2)
Analiza ekonomiczna 06
2006 06 Analiza Naruszeń i Egzekwowanie Polityki Bezpieczeństwa
06 03 Osadniki kraty
2009 06 Analiza obrazu z wykorzystaniem ImageJ [Grafika]
Analiza Finansowa Wykład 06 16 12 09

więcej podobnych podstron