Расчет элементов крепи горной выработки

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-петербургский Государственный Горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема:                    Расчет элементов крепи горной выработки

Выполнил: ст. гр. ТПП-99-1___________Абдулин  А.Н.

Оценка__________

Дата_____________

Проверил: доц. ______________________Яковлев А.А.

Санкт-Петербург

2001

Оглавление

Задание        2

Исходные данные        3

1.Построение расчетной схемы        4

2.Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов        6

3. Расчет элементов крепи на прочность по наибольшим нормальным напряжениям        9

4. Построение главных площадок и определение главных напряжений в массиве        9

Список используемой литературы        10

Задание

В данной курсовой работе для расчета элементов крепи горных выработок на прочность, жесткость и устойчивость необходимо выполнить следующее:

1. Построить расчетную схему крепи;
2. Построить эпюры поперечных сил, изгибающих моментов и определить перемещение упругой лини балки (плоский изгиб);
3. Проверить прочность элементов крепи по нормальным напряжениям;
4. Построить главные площадки и определить главные напряжения в массиве.

Исходные данные

Исходными данными для проекта являются:

Вид расчетной схемы крепи

Рис. 1. Вид расчетной схемы.

Вертикальная составляющая внешней нагрузки на крепь в виде горного давления       q1 = 3800 Н/м;

Горизонтальная составляющая внешней нагрузки на крепь в виде горного давления  q2 = 1400 Н/м;

Угол наклона боковых стоек α = 70 град.

Величины сосредоточенных сил Р = Р1 = Р2 = 300 кН;

Координаты приложения сил d = 2,05 м;

Пролет выработки l1 = 4,2 м;

Длина боковой стенки l3 = 3,5 м;

Ширина стойки крепи b = 0,18 м;

Угол разворота элемента крепи φ = 8 град;

Коэффициент запаса n = 2.

Высота крепи h=      м.

1. Построение расчетной схемы

Рассчитаем длину элемента l2:

l2 = l1 + 2*l3 * cos α = 4.2 + 2*3,5*cos 700 =  6.6 м.

Внешнюю нагрузку, действующую на крепь, будем считать заданной на достаточном удалении от выработки в виде горного давления с интенсивностями q1 и q2.

Силы Р1 и Р2 схематично изображают вес оборудования, размещенного в выработке. При построении расчетной схемы примем гипотезу о неподвижности узлов крепи в точках А, В в вертикальном направлении (рис.2). Каждый элемент крепи АВ, ВD, DC,AC в этом случае представляет собой балку на подвижных или неподвижных шарнирных опорах, причем перемещения опор А и В по горизонтали равны по величине и противоположны по направлению; перемещения опор C и D равны нулю.

Элемент АВ нагружен распределенной нагрузкой q1, элемент CD – распределенной нагрузкой q1, сосредоточенной нагрузкой, равной Р1 и Р2. Элементы AC и BD (рис.2, в)     нагружены распределенной нагрузкой

q3 = q1 cos α + q2 sin α , Н/м,

q3 = 3800 * 0,342 + 1400 * 0,939  = 2299 Н/м,

а также распределенной продольной нагрузкой

q4 = q1 sin α – q2 cos α , Н/м,

q4 = 3800 * 0,939 – 1400 * 0,342  = 3092Н/м

При равенстве Р1 = Р2 = Р расчетная схема обладает симметрией относительно вертикальной оси.

Таким образом, каждый из элементов крепи можно рассматривать как балку на двух опорах (рис.2, а, б). Примем для определенности поперечное сечение всех элементов в виде прямоугольника со сторонами h и b.

Рис. 2.

2.   Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов