Анализ напряженно-деформированного состояния вертикального заземлителя для вечномерзлых грунтов при выталкивающих нагрузках

В работе предложены конструкция, расчетная схема и модель вертикального заземлителя с лепестковыми упорами для вечномерзлых грунтов. Реализация модели осуществлена с использованием МКЭ-пакета ANSYS. В расчетной схеме учитывается система «грунт — заземлитель», упругопластические свойства грунта учитываются моделью Друкера — Прагера. При моделировании работы грунтов основания было принято условие прочности Мизеса, согласно которому эквивалентное напряжение определяется с учетом гидростатического обжатия материала. В работе приняты следующие граничные условия: массив грунта, имеющий форму цилиндра, жестко закреплен по нижней грани и по боковой поверхности цилиндра. Расчеты выполнены для 5 типоразмеров заземлителей. Получены карты распределения напряжений в металлоконструкции заземлителя: стержне и лепестках-упорах, а также значения перемещений заземлителя в грунтовом массиве. Установлены зависимости между максимальными эквивалентными напряжениями в лепестках заземлителя и величиной вертикального перемещения в грунтовом основании, также установлена величина перемещения заземлителя, при которой в зоне примыкания лепестков к стержню действующие эквивалентные напряжения достигают критических значений.

1. Сухачев, И. С. Разработка программного алгоритма эффективной молниезащиты / И. С. Сухачев, П. В. Чепур. – Текст : непосредственный // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11–2. – С. 291–295.

2. Анчарова, Т. В. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений : учебник для студентов вузов / Т. В. Анчарова, М. А. Рашевская, Е. Д. Стебунова. – Москва : Форум, 2012. – 416 c. – Текст : непосредственный.

3. Кабышев, А. В. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок : учебное пособие / А. В. Кабышев, С. Г. Обухов ; Томский политехнический университет. – Томск : ТПУ, 2006. – 248 с. – Текст : непосредственный.

4. Щербаков, Е. Ф. Электроснабжение объектов строительства : учебное пособие / Е. Ф. Щербаков. Д. С. Александров, А. Л. Дубов ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Ульяновский государственный технический университет. – Ульяновск : УлГТУ, 2011. – 404 с. – Текст : непосредственный.

5. Электромагнитная совместимость и молниезащита в электроэнергетике : учебник для вузов / А. Ф. Дьяков, Б. К. Максимов, Р. К. Борисов, И. П. Кужекин ; под редакцией А. Ф. Дьякова. – Москва : МЭИ, 2016. – 543 с. – Текст : непосредственный.

6. Вагин , Г. Я. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике : учебник для студентов вузов / Г. Я. Вагин, А. Б. Лоскутов, А. А. Севостьянов. Москва : Академия, 2010. – 223 с. – Текст : непосредственный.

7. Зотов, Б. И. Безопасность жизнедеятельности на производстве : учебник для студентов вузов / Б. И. Зотов, В. И. Курдюмов. – Текст : непосредственный. Москва : Колос, 2003. – 432 с.

8. Веревкин , В. Н . Электростатическая искробезопасность и молниезащита / В. Н . Веревкин, Г. И. Смелков, В. Н . Черкасов ; Московский институт энергобезопасности и энергосбережения. – Москва: МИЭЭ, 2006. – 170 с. – Текст : непосредственный.

9. Алиев, И. И. Электротехника и электрооборудование : справочник / И. И. Алиев. – Москва : Высшая школа, 2010. – 1199 c. – Текст : непосредственный.

10. Маньков, В. Д. Защитное заземление и зануление электроустановок : справочник / В. Д. Маньков, С. Ф. Заграничный. – Санкт-Петербург : Политехника, 2005. – 400 с. – Текст : непосредственный.

11. Патент на полезную модель № 170150 U1. Российская Федерация. МПК H01R 4/62015. Вертикальный заземлитель для вечномерзлых грунтов : № 2015157350 : заявл. 30.12.2015 : опубл. : 17.04.2017 / Сухачев И. С., Смирнов О. В., Копырин В. А. : патентообладатель Тюменский индустриальный университет. Текст : непосредственный.

12. Карякин, Р. Н . Нормы устройства сетей заземления / Р. Н . Карякин. Москва : ЗАО «Энергосервис», 2002. – 240 с. – Текст : непосредственный.

13. Оценка эффективности работы анкерных противопучинных свай в условиях многолетнемерзлых грунтов / А. А. Тарасенко, А. А. Грученкова, П. В. Чепур, А. В. Юргевич. – Текст : непосредственный // Успехи современного естествознания. 2016. – № 11–2. – С. 411–416.

14. Сухачев, И. С. Общие вопросы и проблемы нормативной документации по молниезащите и заземлению на объектах топливно-энергетического комплекса / И. С. Сухачев, П. В. Чепур. – Текст : непосредственный // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 3–2. – С. 301–304.

15. Тарасенко, А. А. Закономерности деформирования металлоконструкций крупногабаритного вертикального сварного резервуара при наличии зон проседания основания / А. А. Тарасенко, А. А. Грученкова, П. В. Чепур. – Текст : непосредственный // Трубопроводный транспорт : теория и практика. – 2016. № 1 (53). – С. 32–37.

16. Study of stress-strain state of pipeline under permafrost conditions / A. A. Tarasenko, M. N. Redutinskiy, P. V. Chepur, A. A. Gruchenkova. – Текст : электронный // Journal of Physics : Conference Series. – 2018. – Vol. 1015. – URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1015/3/032048.

17. Зубов К. Н . Совершенствование расчетных методов молниезащиты и заземляющих устройств в неоднородных грунтах : специальность 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы» : автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук / Зубов Кирилл Николаевич. – Липецк, 2011. 16 с. – Место защиты : Липецкий государственный технический университет. – Текст : непосредственный.

18. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич ; пер. с англ., под ред. Б. Е. Победри. – Москва : Мир, 1975. – 541 с. – Текст : непосредственный

19. Лаевский, Ю. М. Метод конечных элементов (основы теории, задачи) / Ю. М. Лаевский. – Новосибирск : Новосибирский государственный университет, 1999. – 166 с. – Текст : непосредственный.

20. Инженерный анализ в ANSYS Workbench : учебное пособие / В. А. Бруяка, В. Г. Фокин, Е. А. Солдусова [и др.] ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Самарский государственный технический университет. – Самара : СамГТУ, 2010. – 271 с. – Текст : непосредственный.