Jak správně vypočítat zatížení různých konstrukcí a systémů?

Design je mimořádně důležitou fází při výstavbě budovy nebo stavby. Právě v této fázi se určuje spolehlivost konstrukčních prvků a jejich trvanlivost. Chyby návrhu mohou způsobit kritické závady a zabránit normálnímu provozu zařízení. To plně platí pro návrh betonových podlah.

Bohužel mnoho projektantů mylně nerozlišuje podlahy jako zvláštní typ konstrukce a uplatňuje k nim stejné přístupy jako k základům či jiným betonovým prvkům. V důsledku toho může být betonová podlahová deska navržena buď s nadměrnou rezervou bezpečnosti (to znamená, že může být nepřiměřeně drahá a náročná na materiál), nebo naopak není dostatečně spolehlivá. A přestože podlahy nepatří do kategorie kritických konstrukcí, jejich pevnostní charakteristiky jsou důležité pro bezpečný a efektivní provoz staveniště v budoucnu.

Zvláště důležité je v tomto ohledu určení rázů a zatížení, kterým bude betonová podlaha vystavena. Charakter dopadů ovlivní především výběr podlahové krytiny a tato problematika si zaslouží samostatnou úvahu. S určováním zatížení však vyvstává řada kontroverzních otázek a potíže často nastávají i pro zkušené projektanty.

Rovnoměrně rozložené zatížení

Nejčastější chybou při navrhování podlah je brát jako výchozí bod rovnoměrně rozložené zatížení. Tato charakteristika se vyjadřuje v newtonech nebo kilogramech na metr čtvereční, stejně jako v pascalech. Tato hodnota je obvykle zahrnuta do výpočtů podlahových desek nebo se používá při navrhování základů budov, ale v případě podlah by se měla používat opatrně. Přísně vzato, rozložené zatížení je zatížení předměty přímo ležícími na podlaze, například plechy nebo překližky, sypké materiály skladované volně ložené. V obecnějším případě se za takové zatížení považují i ​​předměty na podlaze, které zabírají významnou plochu a mají velký počet kontaktních zón s podlahami. Příkladem posledně jmenovaného jsou palety uložené na podlaze skladu, do rovnoměrně rozloženého nákladu se započítávají i chodci.

Často se však setkáváme s případy, kdy je u skladu s regálovým skladováním specifikováno zatížení v podobě MPa/m2. Jde o nesprávný přístup, kdy inženýr vydělí součet všech skladových nebo výrobních zatížení plochou. Někdy nastávají případy, kdy se vezme nosnost regálu a vydělí se plochou, kterou zabírá. Výpočty provedené na těchto počátečních datech budou pravděpodobně zásadně nesprávné.

Koncentrovaná zátěž

Faktem je, že v případě regálového skladování nedochází k rozloženému zatížení, ale k soustředěnému (neboli bodovému) zatížení. Zboží je umístěno na vícepatrových regálech, které mají zase malou plochu spočívající na podlaze. To vytváří velmi vážné namáhání podlahových desek.

Jak správně vypočítat koncentrovanou zátěž?

Za hodnotu soustředěného zatížení se považuje tlak pod dvojitou patou regálu. Dvojitá podpěra je umístěna mezi sekcemi regálu a nese dvojnásobné zatížení než koncové podpěry. Chcete-li správně vypočítat zatížení, musíte vzít celkovou jmenovitou kapacitu všech úrovní regálu, kromě podlahového, a vydělit dvěma. Podívejme se na příklad: existuje regál s pěti patry (nebere se v úvahu patro podlahy), z nichž každý pojme 3 palety o hmotnosti 1.200 XNUMX kg:
5 x 3 x 1,2 = 18 tun
To znamená, že každá sekce skladuje až 18 tun nákladu.

Tato hmotnost je rozdělena mezi čtyři podpěry, ale podpěry mezi sekcemi přijímají zatížení z obou stran najednou. Zatížení každé podpěry tedy bude 9 tun (viz obrázek).

Při přenosu dat konstruktérovi byste měli uvést také velikost paty stojanu, protože pata o rozměrech 110×110 mm vytváří při stejném zatížení téměř dvojnásobný tlak na podlahy než pata 150×150 mm.

Velký vliv má také vzdálenost mezi sousedními řadami regálů.

Stejný přístup ke stanovení zatížení se používá ve vztahu k výrobnímu zařízení, pokud je instalováno přímo na podlahy. Hmotnost strojů a výrobních linek je rozložena mezi sloupky a podpěry, a proto představuje koncentrované zatížení.

V případě skladování ve výškách může zatížení jedné podpěry dosáhnout 10-12 tun. V takových situacích je přípustné použít redukční faktor, který zohledňuje míru obsazenosti skladu.

Jiné druhy zátěží

Pro účely návrhu je také obvyklé rozlišovat jiné typy zatížení na podlahách.

Kolové zatížení – vzniká tím, že vozidla najíždějí na podlahy a pohybují se po nich. Pro správnou specifikaci těchto zatížení je nutné znát rozložení hmotnosti mezi nápravy vozidla a velikost styčné plochy kola s povrchem. Důležité je také vědět, zda jsou kola spárovaná a jaká je mezi nimi vzdálenost ve všech směrech. Přestože je tento typ zatížení podobný bodovým zatížením, mají charakteristickou vlastnost – dynamiku. To znamená, že při pohybu dochází ke zvýšení síly působící na podlahy, což by se mělo projevit v konstrukčních výpočtech.

Lineární zatížení

Některé typy systémů skladování nákladu mají podlouhlé a úzké podpěry, což umožňuje, aby byly považovány za lineární zatížení. V projektových specifikacích je nutné uvést geometrické parametry těchto podpěr, vzdálenosti mezi nimi a samozřejmě hmotnost zboží nebo materiálů na nich uložených. Tento typ zátěže vytvářejí i kolejnice umístěné přímo na podlaze a platí pro ně stejné přístupy.

Specifika zátěží vyskytujících se v podniku jsou neoddělitelná od pochopení technologických procesů a vlastností používaných zařízení. Pokud máte potíže s popisem zatížení na vašem webu, můžete se obrátit na Bee Wright pro radu a naši specialisté na design podlah vám pomohou.

Množství výkonu, umístění a typ elektrických přijímačů určují strukturu obvodu a parametry napájecích prvků průmyslových podniků a zemědělství.

Při navrhování se obvykle určují tři typy zatížení:

1. průměr pro maximálně zatíženou směnu P prům. max a průměrný roční P prům. Hodnota P prům. max je nutný pro stanovení vypočtené aktivní zátěže P r a hodnota Pav je nezbytná pro stanovení ročních ztrát elektřiny.

2. vypočtené hodnoty aktivního P r a reaktivního Q r jsou nezbytné pro výpočet sítí za podmínek přípustného ohřevu, výběr výkonu transformátorů a měničů, jakož i pro stanovení maximálních ztrát výkonu, odchylek a ztrát napětí;

3. maximální krátkodobý (rozběhový proud) I a, tato hodnota je nutná pro kontrolu kolísání napětí, stanovení rozběhového proudu proudové reléové ochrany, výběr pojistkových vložek a kontrolu elektrických sítí dle podmínek samorozběhu motorů.

Pro stanovení průměrného výkonu pro nejvytíženější směnu P avg. max elektrické přijímače (EP) uvažovaného uzlu napájecí soustavy jsou rozděleny do m skupin podle charakteristických hodnot faktorů využití kisp a cos φ n výkonu.

Pak pro každou skupinu

kde P nom. m – jmenovitý výkon pracovních ED skupiny m, snížený pro ED přerušovaného režimu na dlouhodobý režim:

Zde P y je instalovaný výkon; PV – jmenovitá doba zapnutí, o. E.

Pak se průměrný výkon řazení na uzel rovná:

– celkový jalový výkon kompenzačních zařízení (Q dv – jalový výkon synchronních motorů; Q b – výkon kondenzátorových baterií).

Průměrné aktivní zatížení snižovacích transformátorů (20-6/0,4 kV) se určuje podobně, ale s přidáním světelných zatížení:

kde kc.o je koeficient poptávky; Pe.o je celkový instalovaný výkon světelné zátěže.

Návrhové zátěže průmyslových podniků.

Existuje několik metod, jak určit návrhové zatížení:

• měrná spotřeba energie;

• technologický harmonogram provozu elektrických přijímačů;

Zvažme hlavní ustanovení výše uvedených metod.

1. Metoda měrné spotřeby energie. Při použití této metody se jako vypočtené zatížení bere fázové zatížení nejvytíženější směny práce P avg. max

kde je Msm. — objem výroby za směnu;

Ey je specifická spotřeba energie na jednotku výroby;

Tcm je doba trvání nejvytíženější směny.

2. Metoda technologického rozvrhu. Pro skupiny elektrických přijímačů automatizované nebo přísně rytmické kontinuální výroby se návrhové zatížení určuje z obecného zatěžovacího plánu, sestaveného na základě technologického harmonogramu provozu jednotlivých elektrických přijímačů a jejich odpovídajících kapacit.

3. Statistická metoda. Za předpokladu, že při výpočtu zatížení lze použít zákon normálního rozdělení, návrhové zatížení se určí z rovnice

kde P avg je průměrná hodnota (matematické očekávání) zatížení pro uvažovaný časový interval;

β je akceptovaná násobnost míry rozptylu (faktor spolehlivosti výpočtu);

σт – směrodatná odchylka zatížení zprůměrovaná v intervalu T = 0,5 hodiny Pokud předpokládáme, že očekávané zatížení s pravděpodobností 0,005 může překročit hodnotu P p, pak podle integrální křivky normálního rozdělení β = 2,5; pokud je pravděpodobnost 0,025, pak β =2,0.

4. Metoda uspořádaných diagramů. Tato metoda je hlavní pro stanovení návrhového zatížení průmyslových podniků. Zde

kde km je maximální koeficient zatížení;

k a je koeficient využití dané skupiny n výkonových přijímačů;

P jmenovitý výkon všech uvažovaných elektrických přijímačů n.

Hodnotu km v závislosti na faktoru využití a efektivním počtu elektrických přijímačů (n f) lze zjistit z křivek km = f (ka, n f) nebo z tabulky.

Návrhové zatížení venkovských oblastí.

Pro určení zatížení na různých místech zemědělského napájecího systému se vypočítá zatížení na vstupech jednotlivých spotřebičů. Zatížení na vstupech spotřebitelů, kteří mají pouze osvětlení a ne více než tři výkonové elektrické přijímače, lze přibližně brát jako aritmetický součet instalovaných kapacit elektrických přijímačů a osvětlení. Zatížení skupin místností srovnatelného výkonu se stanoví s přihlédnutím ke koeficientům simultánnosti ko. Zatížení vstupů obytných prostor ve venkovských oblastech se zjišťuje podle nomogramu (obr. 1).

Rýže. 1. Závislost měrného návrhového zatížení (kW/dům) na vstupu do venkovského domu a roční spotřeby elektřiny (kWh/dům) za výpočtové období (roky) na roční spotřebě (kWh/dům)

Při navrhování vnějších sítí 0,38 kV se předpokládá, že vypočtené zatížení na vstupu venkovských obytných budov s elektrickými kamny je 6 kW a s elektrickými sporáky a ohřívači vody – 7,5 kW. Zatížení domácích klimatizací se zohledňuje zvýšením vypočteného zatížení na příkonech obytných budov o 1 kW.

Pro nově elektrifikovaná sídla, stejně jako při absenci informací o spotřebě energie v elektrifikovaných domech, je akceptováno vypočtené zatížení na vstupech do domů:

a) v sídlech s převážně starou zástavbou (více než 60 % domů postavených před 20 lety) s plynofikací – 1,5 kW, bez plynofikace – 1,8 kW,

b) s převážně novostavbami s plynofikací – 1,8 kW, bez plynofikace – 2,2 kW.

c) pro novostavby komfortních bytů ve městech, sídlištích městského typu, osadách u velkochovů hospodářských zvířat a jiných komplexech s plynofikací – 4 kW, bez plynofikace – 5 kW.

Podle směrnic pro výpočet elektrického zatížení v sítích s napětím 0,38-110 kV pro zemědělské účely se doporučuje stanovit vypočtené činné (jalové) zatížení statistickou metodou, tj. průměrným výkonem a odchylkou návrhové zatížení od průměru:

kde P prům. i , Q prům. i je průměrná hodnota denního nebo večerního zatížení na vstupu i-tého spotřebiče, na i-tém úseku vedení, na autobusech i-té rozvodny.

Pro stanovení návrhového zatížení sítí 0,38 kV nebo rozvoden 35-10/0,38 kV se používají statistická data o zatížení ( , , , ) všech uvažovaných spotřebitelů pro denní i večerní maxima. Suma se provádí odděleně pro večerní a denní zatížení a volí se největší celkové návrhové zatížení

Při určování zátěží sítí 10-110 kV se provádí součtování zátěží trafostanic (TS) hodinově podle standardních denních rozvrhů činných a jalových výkonů s přihlédnutím k sezónnosti (neberou se v úvahu denní a večerní maxima odděleně).

Při absenci spolehlivých statistických údajů o zatížení se doporučuje použít metodu výpočtu založenou na aplikaci koeficientu simultánnosti (poměr kombinovaného maximálního zatížení k součtu maxim) zatížení jednotlivých spotřebičů nebo jejich skupin. ve formuláři

kde Рр.д, Рр.в – respektive vypočtené denní a večerní zatížení na traťovém úseku nebo autobusech transformovny; ko je koeficient simultánnosti; Rd.i, Rv.i – denní, večerní zatížení na vstupu i-tého spotřebiče nebo i-tého síťového prvku.

Je povoleno určit návrhové zatížení pomocí jednoho režimu: denní při sčítání průmyslových spotřebitelů nebo večer při sčítání domácích spotřebitelů.

Posledně uvedené výrazy jsou doporučeny pouze pro homogenní spotřebitele. Při smíšeném zatížení jsou zatížení na úsecích sítě s obytnými budovami, průmyslovými, veřejnými a komunálními podniky stanovena odděleně s použitím příslušných faktorů simultánnosti.

Hodnoty účiníku v úsecích sítí 10-110 kV se určují v závislosti na poměru návrhového zatížení průmyslových spotřebičů k celkovému návrhovému zatížení P Σ . Hodnota P Σ se vypočítá jako součet zatížení průmyslových a komunálních spotřebitelů, určený vypočteným zatížením sběrnic transformoven.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: