Tadeusz MAJCHERCZYK*, Daniel WAŁACH*, Tadeusz TATARA** *Akademia Górniczo Hutnicza, Kraków *Politechnika Krakowska, Kraków

Podobne dokumenty
STATECZNOŚĆ SKARP. α - kąt nachylenia skarpy [ o ], φ - kąt tarcia wewnętrznego gruntu [ o ],

ODPOWEDŹ DYNAMICZNA BUDYNKU MIESZKALNEGO PO TERMOMODERNIZACJI NA WSTRZĄSY POCHODZENIA GÓRNICZEGO

BADANIE DRGAŃ WŁASNYCH NAPĘDU ROBOTA KUCHENNEGO Z SILNIKIEM SRM

Praca podkładu kolejowego jako konstrukcji o zmiennym przekroju poprzecznym zagadnienie ekwiwalentnego przekroju

SYMULACJA KOMPUTEROWA NAPRĘŻEŃ DYNAMICZNYCH WE WRĘGACH MASOWCA NA FALI NIEREGULARNEJ

SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODĄ PROPAGACJI ROZKŁADÓW

Współczynnik przenikania ciepła U v. 4.00

Wstępne przyjęcie wymiarów i głębokości posadowienia

BADANIA WSTĘPNE PARAMETRÓW DYNAMICZNYCH W KONSTRUKCJACH WIELOMATERIAŁOWYCH Z DODATKIEM ZEOLITU

( ) 1. Wprowadzenie. Marcin Skwarek 1, Jacek Hulimka 2 (1) Budownictwo i Architektura 13(3) (2014)

Wyznaczanie współczynnika sztywności zastępczej układu sprężyn

SPIS TREŚCI 1. WSTĘP... 4

Kształtowanie się firm informatycznych jako nowych elementów struktury przestrzennej przemysłu

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK DYNAMICZNYCH PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

Stateczność skarp. Parametry gruntu: Φ c γ

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

Optymalizacja belki wspornikowej

KONSPEKT WYKŁADU. nt. METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH TEORIA I ZASTOSOWANIA. Piotr Konderla

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego

Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L3 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE PD ORAZ PID

Analizy numeryczne drgań naczynia wyciągowego w jednokońcowym górniczym wyciągu szybowym. 1. Wprowadzenie SZYBY I MASZYNY WYCIĄGOWE

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

PROJEKTOWANIE I BUDOWA

1. SPRAWDZENIE WYSTEPOWANIA RYZYKA KONDENSACJI POWIERZCHNIOWEJ ORAZ KONDENSACJI MIĘDZYWARSTWOWEJ W ŚCIANIE ZEWNĘTRZNEJ


Jakość cieplna obudowy budynków - doświadczenia z ekspertyz

Projekt 6 6. ROZWIĄZYWANIE RÓWNAŃ NIELINIOWYCH CAŁKOWANIE NUMERYCZNE

Diagonalizacja macierzy kwadratowej

Za: Stanisław Latoś, Niwelacja trygonometryczna, [w:] Ćwiczenia z geodezji II [red.] J. Beluch

AERODYNAMIKA MOSTU IM. H. SUCHARSKIEGO W GDAŃSKU

Sprawozdanie powinno zawierać:

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA

WYWAŻANIE STATYCZNE WIRUJĄCYCH ZESTAWÓW RADIOLOKACYJNYCH

1. OKREŚLENIE PARAMETRÓW GEOTECHNICZNYCH

ANALIZA DOKŁADNOŚCI WYBRANYCH TECHNIK CAŁKOWO-BRZEGOWYCH W KONTEKŚCIE MODELOWANIA ZAGADNIEŃ EMC NISKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI *)

BADANIA WYCINKA RURY ZE STALI G355 Z GAZOCIĄGU PO 15 LETNIEJ EKSPLOATACJI Część II.: Badania metodami niszczącymi

I. Elementy analizy matematycznej

Zastosowanie technik sztucznej inteligencji w analizie odwrotnej

(M2) Dynamika 1. ŚRODEK MASY. T. Środek ciężkości i środek masy

METODA ELEMENTU SKOŃCZONEGO. Termokinetyka

3. ŁUK ELEKTRYCZNY PRĄDU STAŁEGO I PRZEMIENNEGO

Wykład 1 Zagadnienie brzegowe liniowej teorii sprężystości. Metody rozwiązywania, metody wytrzymałości materiałów. Zestawienie wzorów i określeń.

METODA UNITARYZACJI ZEROWANEJ Porównanie obiektów przy ocenie wielokryterialnej. Ranking obiektów.

Zaawansowane metody numeryczne

Pomiary parametrów akustycznych wnętrz.

Praktyczne wykorzystanie zależności między twardością Brinella a wytrzymałością stali konstrukcyjnych

ZASTOSOWANIE DZIANIN DYSTANSOWYCH DO STREFOWYCH MATERACY ZDROWOTNYCH. Bogdan Supeł

Laboratorium Pomiarów i Automatyki w Inżynierii Chemicznej Regulacja Ciągła

Przykład 2.3 Układ belkowo-kratowy.

WSPOMAGANE KOMPUTEROWO POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI CHWILOWEJ SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH

Analiza ryzyka jako instrument zarządzania środowiskiem

u u u( x) u, x METODA RÓŻNIC SKOŃCZONYCH, METODA ELEMENTÓW BRZEGOWYCH i METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

KRZYWA BÉZIERA TWORZENIE I WIZUALIZACJA KRZYWYCH PARAMETRYCZNYCH NA PRZYKŁADZIE KRZYWEJ BÉZIERA

Siła jest przyczyną przyspieszenia. Siła jest wektorem. Siła wypadkowa jest sumą wektorową działających sił.

Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

Analiza danych OGÓLNY SCHEMAT. Dane treningowe (znana decyzja) Klasyfikator. Dane testowe (znana decyzja)

AERODYNAMICS I WYKŁAD 6 AERODYNAMIKA SKRZYDŁA O SKOŃCZONEJ ROZPIĘTOŚCI PODSTAWY TEORII LINII NOŚNEJ

BADANIA CHARAKTERYSTYK HYDRAULICZNYCH KSZTAŁTEK WENTYLACYJNYCH

ZMIANA WARUNKÓW EKSPLOATACYJNYCH ŁOŻYSK ŚLIZGO- WYCH ROZRUSZNIKA PO PRZEPROWADZENIU NAPRAWY

Moment siły (z ang. torque, inna nazwa moment obrotowy)

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA

6. ROŻNICE MIĘDZY OBSERWACJAMI STATYSTYCZNYMI RUCHU KOLEJOWEGO A SAMOCHODOWEGO

1. Wstęp. Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

KORZYŚCI PŁYNĄCE ZE STOSOWANIA ZASADY PRAC WIRTUALNYCH NA PRZYKŁADZIE MECHANIKI OGÓLNEJ. 1. Wprowadzenie. 2. Więzy układu materialnego.

TEMAT: PROJEKT ARCHITEKTONICZNO-BUDOWLANO- WYKONAWCZY ROZBUDOWY URZĘDU O ŁĄCZNIK Z POMIESZCZENIAMI BIUROWYMI

Bryła fotometryczna i krzywa światłości.

OGÓLNE PODSTAWY SPEKTROSKOPII

Laboratorium ochrony danych

Evaluation of estimation accuracy of correlation functions with use of virtual correlator model

POMIAR WSPÓŁCZYNNIKÓW ODBICIA I PRZEPUSZCZANIA

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Określanie poziomu tłumienia drgań w mostach i kładkach dla pieszych

KURS STATYSTYKA. Lekcja 6 Regresja i linie regresji ZADANIE DOMOWE. Strona 1

Proces narodzin i śmierci

WPŁYW PARAMETRÓW DYSKRETYZACJI NA NIEPEWNOŚĆ WYNIKÓW POMIARU OBIEKTÓW OBRAZU CYFROWEGO

WYZNACZENIE ODKSZTAŁCEŃ, PRZEMIESZCZEŃ I NAPRĘŻEŃ W ŁAWACH FUNDAMENTOWYCH NA PODŁOŻU GRUNTOWYM O KSZTAŁCIE WYPUKŁYM

Dotyczy: opinii PKPP lewiatan do projektow dwoch rozporzqdzen z 27 marca 2012 (pismo P-PAA/137/622/2012)

DIAGNOSTYKA WYMIENNIKÓW CIEPŁA Z UWIARYGODNIENIEM WYNIKÓW POMIARÓW EKPLOATACYJNYCH

WADY W PROCEDURZE OBLICZANIA WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA DEFECT IN PROCEDURE OF CALCULATION OF COEFFICIENT OF PENETRATION OF WARMTH

Pomiary dawek promieniowania wytwarzanego w liniowych przyspieszaczach na użytek radioterapii

Ćwiczenie 2. Parametry statyczne tranzystorów bipolarnych

SPRAWNOŚĆ MECHANICZNA ZESPOŁU NAPĘDOWEGO Z SIŁOWNIKIEM HYDRAULICZNYM PRZY UWZGLĘDNIENIU TARCIA SUCHEGO

METODA UKŁADÓW WIELOCZŁONOWYCH W SYSTEMACH CAD MULTIBODY SYSTEMS METHOD IN CAD SYSTEMS

WYZNACZANIE OBROTOWO-SYMETRYCZNEJ BRYŁY FOTOMETRYCZNEJ

OKREŚLENIE CZASU MIESZANIA WIELOSKŁADNIKOWEGO UKŁADU ZIARNISTEGO PODCZAS MIESZANIA Z RECYRKULACJĄ SKŁADNIKÓW

Analiza porównawcza rozwoju wybranych banków komercyjnych w latach

ANALIZA WŁASNOŚCI SILNIKA RELUKTANCYJNEGO METODAMI POLOWYMI

SYMULACJA KRZEPNIĘCIA OBJĘTOŚCIOWEGO METALI Z UWZGLĘDNIENIEM PRZECHŁODZENIA TEMPERATUROWEGO

ANALIZA GRANULOMETRYCZNA

7.8. RUCH ZMIENNY USTALONY W KORYTACH PRYZMATYCZNYCH

BADANIA UZUPEŁNIONE SYMULACJĄ NUMERYCZNĄ PODSTAWĄ DZIAŁANIA EKSPERTA

PRAKTYCZNE METODY OBLICZENIOWE PRZYKŁAD NA PODSTAWIE REALNEJ KONSTRUKCJI WPROWADZANEJ DO PROGRAMU AUTODESK ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS

Portfele zawierające walor pozbawiony ryzyka. Elementy teorii rynku kapitałowego

SPRĘŻYSTOŚĆ PŁYT PILŚNIOWYCH WYTWORZONYCH Z DREWNA ORAZ SŁOMY ŻYTNIEJ

ANALIZA DOKŁADNOŚCI OBLICZANIA OBJĘTOŚCI MAS ZIEMNYCH

Zastosowanie metody Westergaarda do oceny oddziaływania samolotu HERCULES C-130 na nawierzchnie lotniskowe

mgr inż. Wojciech Artichowicz MODELOWANIE PRZEPŁYWU USTALONEGO NIEJEDNOSTAJNEGO W KANAŁACH OTWARTYCH

Transkrypt:

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożena naturalne w górnctwe Mat. Symp. str. 267 276 Tadeusz MAJCHERCZYK*, Danel WAŁACH*, Tadeusz TATARA** *Akadema Górnczo Hutncza, Kraków *Poltechnka Krakowska, Kraków Wpływ drgań powerzchnowych wywołanych wstrząsam górnczym na konstrukcje weż szybowych Streszczene W artykule przedstawono analzę odpornośc dynamcznej weż szybowych znajdujących sę na terene zakładu KWK JAS-MOS. Omówono prognozowane wartośc przyspeszeń drgań gruntu oraz metodykę określana odpornośc dynamcznej obektów. Przeprowadzona analza umożlwła określene maksymalnych obcążeń dynamcznych ndukowanych wstrząsam górnczym, które mogą bezpeczne zostać przenesone przez konstrukcję analzowanych weż szybowych. 1. Wprowadzene Podstawowym wyrobskam udostępnającym w kopalnach podzemnych są szyby. Integralną częścą szybów są weże szybowe wyposażone w urządzena wycągowe. Tym urządzenam odbywa sę wycągane urobku z wyrobsk podzemnych na powerzchnę, zjazd wyjazd załog, opuszczane materałów, maszyn tp. Weża szybowa wraz z urządzenem wycągowym stanow węc najważnejsze ognwo transportu kopalnanego. Stosuje sę różne konstrukcje weż szybowych, przy czym najczęścej są to konstrukcje stalowe lub żelbetowe. Ze względu na duże znaczene tego rodzaju obektów w procese technologcznym wydobyca kopalny należy szczególne dbać o ch odpowedn stan technczny. Ma to zasadncze znaczene w aspekce występujących oddzaływań dynamcznych spowodowanych prowadzoną dzałalnoścą górnczą. Weże szybowe pownny zatem charakteryzować sę odpowedną odpornoścą dynamczną na tego typu obcążena ndukowane wstrząsam górnczym. W nnejszej pracy przedstawono analzę odpornośc dynamcznej weż szybowych KWK JAS-MOS na prognozowane oddzaływana dynamczne zwązane z planowaną eksploatacją w latach 20052007. Analzę przeprowadzono według metody uproszczonej wykorzystując wzorcowe względne spektrum odpowedz, (Instrukcja ITB nr 391 2003; Kowalsk n. 1995; Kwatek 2002; Tatara 2002), oraz uproszczone modele dynamczne obektów (Kwatek 2002). 2. Prognozowane przyspeszena drgań gruntu w rejone analzowanych obektów Wartośc przyspeszeń drgań gruntu w rejone analzowanych obektów określć można na podstawe prognoz przeprowadzonych dla całego obszaru górnczego KWK JAS-MOS. W zwązku z planowaną eksploatacją w latach 2005 2007 wykonano szczegółową analzę 267

T. MAJCHERCZYK, T. TATARA, D. WAŁACH Wpływ drgań powerzchnowych... oddzaływań dynamcznych planowanych robót górnczych na powerzchnę terenu. Prognozowane przyspeszena drgań gruntu określono na podstawe analzy parametrów sejsmologcznych pomerzonych w stacj pomarowej w rejone Bożej Góry Prawej (Cancara 2004), oraz prognoz maksymalnych energ wstrząsów górotworu (Cancara n. 2004) mogących zastneć w projektowanych wyrobskach eksploatacyjnych. Pomerzone wartośc parametrów sejsmologcznych pozwolły założyć, że w latach 20052007 maksymalne wartośc wypadkowych pozomych składowych przyspeszeń drgań gruntu ne przekroczą 130 mm/s 2. Wypadkowe te określane były na drodze analzy wartośc skutecznych. Pomerzone wstrząsy charakteryzowały sę domnującym częstotlwoścam w zakrese 5 9 Hz, poza jednym, dla którego wartość ta wynosła 2 Hz. Należy zaznaczyć, że odległość analzowanych obektów od stacj pomarowej ne przekracza 1000 m. Można węc założyć, że weże szybowe, dla których wykonano ocenę ch odpornośc dynamcznej, znajdują sę praktyczne w tej samej odległośc od stacj pomarowej. Planowana eksploatacja wywoływać będze równeż wstrząsy o odpowednch energach. Wykonana ocena (Cancara n. 2004), pozwolła stwerdzć ż, welkość prognozowanych, maksymalnych energ wstrząsów jest zmenna dla najbardzej zagrożonych sejsmczne ścan wynos ok. 9,0 10 5 J. Dla pozostałych ścan wartośc te zmenają sę w zakrese E max = 6,5 10 5 8,8 10 5 J. Prognozowane maksymalne energe wstrząsów ne będą ndukowały przyspeszeń drgań gruntu na powerzchn wększych nż 130 mm/s 2. 3. Metodyka określana odpornośc dynamcznej konstrukcj weż szybowych Ocenę odpornośc obektów budowlanych na wpływy dynamczne przeprowadzono w sposób przyblżony za pomocą metody spektrum odpowedz. Wykorzystano modele dynamczne analzowanych obektów wzorcowe unormowane przyspeszenowe spektrum odpowedz. W oblczenach zastosowano metodę elementów skończonych w wersj przemeszczenowej, tzn. wszystke welkośc sł przekrojowych, jak równeż naprężena odkształcena wylczano stosując aproksymację pola przemeszczeń wewnątrz elementów na podstawe wartośc przemeszczeń w węzłach. Stosowane warunk brzegowe podparca wynkały ze sposobu posadowena budowl, a także rodzaju rozwązana połączeń stóp fundamentowych z elementam ram stalowych. Współczesne normy sejsmczne welu krajów podają wzory na oblczane sł sejsmcznych dzałających na budowle na skutek ruchów podłoża gruntowego wywołanych trzęsenam zem, wykorzystując znormalzowane spektrum odpowedz. Wzorcowe spektrum odpowedz może być zastosowane m.n. do weryfkacj dynamcznej stnejących obektów. Przy korzystanu z tych spektrów należy pamętać o uproszczenach, jake wprowadza sę sporządzając krzywe wzorcowe oraz o dokładnośc uzyskanych wynków, co wąże sę np. z przyjęcem wartośc ułamka tłumena krytycznego. Wzorcowe spektra odpowedz podawane w normach są zróżncowane, gdyż kształty krzywych spektralnych odpowadają warunkom sejsmologcznym specyfkom budownctwa danego kraju. Możlwość wykorzystana spektrum odpowedz do określana odpornośc dynamcznej obektów podlegających wpływom wstrząsów górnczych wymaga sporządzena wzorcowego, względnego przyspeszenowego spektrum odpowedz na podstawe drgań zarejestrowanych w stacjach sejsmcznych na terenach objętych wpływam eksploatacj górnczej. Wzorcowe spektrum odpowedz traktuje sę jako wymuszene knematyczne. Ten sposób analzy 268

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożena naturalne w górnctwe umożlwa wykorzystywane w oblczenach prognozowanych maksymalnych wartośc przyspeszeń, które mogą pojawć sę na terene gdze znajdują sę analzowane obekty. Wykorzystując spektra odpowedz pochodzących od poszczególnych przebegów drgań zarejestrowanych w obszarze GZW, w Instytuce Mechank Budowl Poltechnk Krakowskej, sporządzono uśrednone przyspeszenowe spektrum, odpowadające różnym wartoścom ułamka tłumena krytycznego. Na rys. 3.1 pokazano wzorcowe, względne przyspeszenowe spektrum odpowedz w funkcj częstotlwośc f, wyznaczone dla obszaru GZW (na podstawe składowych pozomych drgań) odpowadające wartośc ułamka tłumena krytycznego = 5%. Rys. 3.1. Wzorcowe względne przyspeszenowe spektrum odpowedz dla obszaru Górnośląskego Zagłęba Węglowego (Tatara 2002) Fg. 3.1. Model relatve acceleraton of response spectrum for the Upper Slesa Coal Basn (Tatara 2002) Opsy matematyczne krzywej wzorcowej (f) w obszarze GZW, odpowadające = 5%, przedstawają zależnośc (Tatara 2002): (f) = 0,25 dla 0 Hz < f 1,0 Hz (f) = 0,921f 0,671 dla 1 Hz < f 3,3 Hz (3.1) (f) = 1,8+2/f dla 3,3 Hz < f 10 Hz (f) = 1+10/f dla f > 10 Hz W przypadku ułamka tłumena krytycznego ξ 5% krzywa wzorcowa (f) jest modyfkowana poprzez współczynnk korekcyjny η określany z zależnośc: 10 5 (3.2) Referencyjna wartość współczynnka η wynos 1,0 dla ułamka krytycznego ξ = 5%. 269

T. MAJCHERCZYK, T. TATARA, D. WAŁACH Wpływ drgań powerzchnowych... Metoda spektrum odpowedz jest podobna do metody analzy modalnej, w której poszukujemy rozwązana układu równań ruchu: BU (t ) [ C ] U(t ) K U(t ) B I { a (t )} (3.3) gdze: [B], [K], [C] odpowedno macerz bezwładnośc, sztywnośc tłumena układu, U (t ), U(t ), U(t ) wektory odpowedno przyspeszeń, prędkośc przemeszczeń, a g (t ) wektor wymuszeń knematycznych, przy zastosowanu następującej transformacj: U gdze: [Φ] macerz modalna układu, {q} wektor współrzędnych normalnych. q Φ (3.4) Wykorzystując równane (3.3) transformację (3.4) oraz znane warunk ortogonalnośc otrzymujemy -te równane,,modalne : g 2 q 2 q q p = 1, 2,... n (3.5) gdze: ω - -ta częstość kołowa drgań własnych analzowanego układu. W przypadku gdy wymuszene knematyczne układu jest w postac pomerzonych przebegów składowych pozomych (a gx(t), a gy(t)) składowej ponowej (a gz(t)) przyspeszena drgań podłoża, prawa strona równana (3.5) przyjme postać: { } [ B] [ I ] p { ag (t )} Γ { ag (t )} Γ T { } [ B] { } T 1 a gx (t ) Γ gdze: Γ macerz współczynnków udzału -tej postac drgań własnych. 2 a gy (t ) Γ 3 a gz (t ) (3.6) Równane (3.5) opsuje drgana wymuszone układu o jednym stopnu swobody (oscylatora) o częstośc kołowej ω, przy zadanym ułamku tłumena krytycznego ξ. W metodze spektrum odpowedz przyjmuje sę, że rozwązane -tego równana modalnego jest znane. Rozwązane to jest maksymalną wartoścą bezwzględną przyspeszena oscylatora, a węc jest to wartość przyspeszenowego spektrum odpowedz S a (Tatara 2002). Wykorzystując wzorcowe, unormowane spektra odpowedz dla rejonu górnczego GZW, opsane zależnoścam (3.1), maksymalne bezwzględne przyspeszene układu odpowadające -tej częstotlwośc drgań własnych oblcza sę z zależnośc (Hart Wong 2000): max { y (t )} { } Γ { ( f, ) a } = 1, 2,... n (3.7) pmax 270

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożena naturalne w górnctwe gdze: x( f, ) a pxmax { ( f, ) a pmax } y( f, ) a py max = 1, 2,... n (3.8) z( f, ) a pz max gdze: β x(f, ξ ), β y(f, ξ ), β z(f, ξ ) wartość unormowanego, wzorcowego spektrum odpowedz odpowadająca -tej częstotlwośc drgań własnych ułamkow tłumena krytycznego odpowedno w kerunku x, y z, a px max, a py max, a pz max maksymalne wartośc prognozowanych lub pomerzonych przyspeszeń składowych drgań gruntu odpowedno w kerunku x, y z. Jako kryterum odpornośc na wpływy dynamczne przyjęto maksymalną wartość a max przyspeszena składowej pozomej drgań gruntu. Rezultatem oceny odpornośc przedmotowych weż szybowych KWK JAS-MOS jest nośność (odporność) granczna. W ocene odpornośc na wpływy dynamczne analzowanych obektów pomocne były wynk pomarów drgań od wstrząsów górnczych w obszarze KWK JAS-MOS z klku ostatnch lat. Przy określanu odpornośc dynamcznej uwzględnono charakterystyk analzowanych weż wraz z oceną ch aktualnego stanu techncznego. Oblczena dynamczne przeprowadzono w ten sposób, ze sprawdzano czy konstrukcja obektu może bezpeczne przeneść wymuszena knematyczne o maksymalnych wartoścach przyspeszena drgań powerzchnowych równych: 0.125, 0.25, 0.35, 0.5 1.0 m/s 2. Założono sprężystą pracę analzowanych model konstrukcj. Wartośc wynkowych sł dynamcznych, momentów naprężeń oblczano stosując metodę SRSS (square root of the sum of the squares), a w przypadku sprzężena częstotlwośc drgań własnych przyjętych obektów uzasadnonym było stosowane metody NRC (Nuclear Regulatory Commttee) (Hart Wong 2000). 4. Analza odpornośc dynamcznej wybranych weż szybowych Na terene zakładu KWK JAS-MOS znajdują sę trzy szyby z zabudowanym weżam wycągowym. Konstrukcje poszczególnych weż różną sę od sebe materałem z jakego zostały wykonane, oraz schematem statycznym konstrukcj. Ogólne wyróżnono: stalowe weże wycągowe szybu Sz./L 1 Jas Sz./W 4 Jas (rys. 4.1, 4.2), o konstrukcj dwu lub jednozastrzałowej połączenach spawanych ntowanych, szybową weżę wycągową szybu Sz./U 2 Jas, o konstrukcj żelbetowej weży basztowej. Analzę odpornośc dynamcznej przeprowadzono dla weży szybowej szybu Sz./W 4 Jas ze względu na bardzej nekorzystny schemat statyczny konstrukcj (weża jednozastrzałowa) nż weży szybu Sz./L 1 Jas, oraz dla szybowej weży wycągowej szybu Sz./U 2 Jas. 271

T. MAJCHERCZYK, T. TATARA, D. WAŁACH Wpływ drgań powerzchnowych... Rys. 4.1. Wdok ogólny weży szybu Sz./L 1 Jas Fg. 4.1. Man vew of the host tower Sz/L 1 Jas 4.1. Szybowa weża wycągowa szybu Sz./W 4 Jas Rys. 4.2. Wdok ogólny weży szybu Sz./W 4 Jas Fg. 4.2. Man vew of the host tower Sz/W 4 Jas Weża szybu Sz./W 4 Jas jest jednozastrzałową konstrukcją stalową systemu koło nad kołem opartą o głowcę szybu. Ustrój nośny weży stanow rama trójprzegubowa. Zastrzał opera sę przegubowo na fundamence na trzone, który poprzez belk podweżowe oparty jest na głowcy ostatecznej szybu. Fundamenty zastrzałów posadowone są bezpośredno w grunce na dwóch fundamentach blokowych, żelbetowych. Ustrój nośny weży jej elementy główne wykonano ze stal 18G2A, pozostałe zaś elementy ze stal St3SY St3S. Ocenę odpornośc dynamcznej weży dokonano na podstawe oblczeń dynamcznych z wykorzystanem wzorcowego spektrum odpowedz pokazanego na rys. 3.1. Wykorzystując dane o konstrukcj, przekrojach, materale, obcążenach urządzenach znajdujących sę w weży, zbudowano przestrzenny, uproszczony model MES układu. Model wykorzystywany w oblczenach numerycznych pokazano na rys. 4.3. Konstrukcja weży jest stalowa (słupowokratowa). W tabel 4.1. zestawono perwszych 10 oblczonych częstotlwośc drgań własnych przyjętego modelu. Tabela 4.1. Zestawene oblczonych perwszych dzesęcu częstotlwośc drgań własnych modelu weży szybu Sz./W 4 Jas. Table 4.1. Set of the frst ten calculated frequences of natural vbratons of the Sz/W 4 Jas host tower model Częstotlwość, Hz f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 0,71 1,60 2,07 2,93 3,93 5,12 5,13 5,48 6,29 6,35 Z analzy oblczeń wynka, że postace drgań własnych są sprzężone. Cześć z nch zwązana jest z drganam górnej klatk weży wycągowej. Na rys. 4.4 4.5 pokazano wybrane oblczone postace drgań własnych odpowadające dwóm perwszym częstotlwoścom translacyjnych drgań własnych modelu weży. Wykorzystując oblczone wartośc dynamcznych maksymalnych momentów zgnających sł podłużnych oraz wartośc charakterystyk przekrojów elementów nośnych weży oblczono maksymalne wartośc dodatkowych dynamcznych naprężeń rozcągających (σ M σ N ). 272

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożena naturalne w górnctwe Rys. 4.3. Przyjęty model weży wycągowej Fg. 4.3. Assumed model of a host tower Rys. 4.4. Perwsza postać drgań własnych translacyjnych weży Fg. 4.4. Frst mode shape of the natural vbratons of the tower Rys. 4.5. Druga postać drgań własnych translacyjnych weży Fg. 4.5. Second mode shape of the natural vbratons of the tower Przy przyspeszenu drgań podłoża wynoszącym a p = 1 m/s 2, wartośc te wynoszą odpowedno: 11,5 MPa oraz 3,6 MPa. Wartośc te są małe. Z dokumentacj techncznej wynka, że maksymalna wartość sły podłużnej (rozcągającej) momentu w elementach nośnych konstrukcj od obcążeń grawtacyjnych wynoszą odpowedno 108 kn 285 knm. Dla porównana od obcążeń dynamcznych wywołanych wstrząsam górnczym wartośc te wynoszą odpowedno 156 kn 156 knm (przy a p = 1 m/s 2 ). Z porównana wartośc oblczonych z wartoścam uzyskanym z dokumentacj wynka, że maksymalna sła podłużna od obcążeń dynamcznych jest wększa od dzałana grawtacj. Na weży wycągowej w pozome górnego pomostu są umeszczone koła napędowe. Ruchy podłoża wywołane wstrząsam górnczym mogą negatywne wpłynąć na pracę takch urządzeń. Ta sama uwaga dotyczy klatk, w której transportuje sę wózk, materały, maszyny lub ludz. Konstrukcja klatk stanow przestrzenny układ słupowo kratowy podperający pomost weży. Wpływ klatk na odporność dynamczną weży ne był analzowany. Borąc pod uwagę przyjęte uproszczena analzowanego modelu, oraz konstrukcję weży można przyjąć, że obekt bezpeczne przenese obcążena dynamczne wywołane drganam gruntu o przyspeszenu wynoszącym a p = 0,5 m/s 2. 4.2. Szybowa weża wycągowa szybu Sz./U 2 Jas Weża szybu Sz./U 2 Jas (rys. 4.6, 4.7) jest żelbetową weżą basztową, w skład której wchodzą: flar o przekroju skrzynkowym 10,5 17,0 m gruboścach ścan 30 cm, dwa słupy 2,0 2,0m wysokośc 62,05 m, maszynowna o wymarach 17,0 27,5 m na pozome +58,75. 273

T. MAJCHERCZYK, T. TATARA, D. WAŁACH Wpływ drgań powerzchnowych... Rys. 4.6. Wdok weży szybu Sz./U 2 Jas od strony połudnowej Fg. 4.6. Vew of the host tower Sz/U 2 Jas from the south Rys. 4.7. Wdok ogólny weży szybu Sz./U 2 Jas od strony północno-zachodnej Fg. 4.7. Man vew of the host tower Sz/U 2 Jas from the north west Przekryce dachu na poz. +72,97 stanową płyty prefabrykowane natomast stropy są monoltyczne płytowo-żebrowe. Dach kryty jest papą. Obekt jest częścowo podpwnczony posadowony na palach. W weży znajduje sę 11 kondygnacj, do których prowadz wewnętrzna klatka schodowa. Do każdej kondygnacj dostać sę można wycągem towarowoosobowym. Ocenę odpornośc dynamcznej weży szybu Sz./U 2 Jas dokonano podobne jak w przypadku weż zastrzałowych na podstawe oblczeń dynamcznych z wykorzystanem wzorcowego spektrum odpowedz pokazanego na rys. 3.1. Zbudowano przestrzenny model MES układu uwzględnając dane o konstrukcj, przekrojach, materale, obcążenach urządzenach znajdujących sę w weży. W tabel 4.2. zestawono perwszych 10 oblczonych częstotlwośc drgań własnych przyjętego modelu. Tabela 4.2. Zestawene oblczonych perwszych dzesęcu częstotlwośc drgań własnych modelu weży szybu Sz./U 2 Jas Table 4.2 Set of the frst ten calculated frequences of natural vbratons of the Sz/U 2 Jas host tower model Częstotlwość, Hz f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 1,02 1,04 2,34 2,76 2,78 2,81 2,94 4,81 5,24 5,28 Na rys. 4.8 4.10 pokazano oblczone postace drgań własnych odpowadające perwszej (f 1) drugej (f 2) częstotlwośc drgań własnych (translacyjnych) trzonu weży oraz perwszej częstotlwośc drgań słupów weży (f 4). Na podstawe przeprowadzonej analzy dynamcznej zauważyć można, że najbardzej wytężonym są przekroje w pozome utwerdzena słupów. W tych przekrojach przeprowadzono analzę naprężeń przy założenu, że wartość sły osowej obcążającej jeden słup a pochodzącej od cężaru własnego przy uwzględnenu 40% przyjętego obcążena użytkowego wynos 19,2 MN. 274

WARSZTATY 2005 z cyklu: Zagrożena naturalne w górnctwe Rys. 4.8. Perwsza postać drgań własnych weży Fg. 4.8. Frst mode shape of the natural vbratons of the host tower Rys. 4.9. Druga postać drgań własnych weży Fg. 4.9. Second mode shape of the natural vbratons of the host tower Rys. 4.10. Czwarta postać drgań własnych weży Fg. 4.10. Fourth mode shape of the natural vbratons of the host tower W tabel 4.3 zestawono oblczone wartośc naprężeń dynamcznych odpowadających przyjętym wartoścom przyspeszena a p. Należy zaznaczyć, że oblczone σ dyn mogą być ujemne (ścskane) lub dodatne (rozcągane). W pozome oblczonych naprężeń dynamcznych, występują równeż naprężena ścskające pochodzące od cężaru budynku wynoszące σ stat = 4,8 MPa. Po uwzględnenu naprężeń ścskających, naprężena wynkowe w betone słupa będą naprężenam ścskającym przy wartośc a p < 0,75 m/s 2. Konstrukcja weży charakteryzuje sę ułożenem stropów w ramach danej kondygnacj na nejednakowym pozome, oprócz tego występują lczne pomosty (ne obejmujące powerzchn całego stropu) duże otwory na urządzena technologczne. Układ konstrukcyjny złożony jest z dwóch częśc: trzonu dwóch słupów, trzon jest częścowo podpwnczony, brak jest stężeń pomędzy słupam. Te wymenone elementy obnżają odporność dynamczną obektu. W zwązku z tym należy uznać, że konstrukcja weży bezpeczne przenese obcążena dynamczne wywołane drganam gruntu o przyspeszenu równym a p = 0,5 m/s 2. Ne pownny wystąpć rozcągana w betonowych częścach słupów. Tabela 4.3. Zestawene wynków oblczeń dla weży szybu Sz./U 2 Jas Table 4.3. Set of calculaton results for the host tower Sz/U 2 Jas a p [m/s 2 ] 0,125 0,25 0,35 0,50 1,00 σ dyn [MPa] 0,81 1,62 2,27 3,24 6,48 5. Podsumowane wnosk końcowe Przeprowadzona analza odpornośc dynamcznej weż szybowych znajdujących na terene zakładu KWK JAS-MOS pozwolła na sformułowane następujących wnosków: 275

T. MAJCHERCZYK, T. TATARA, D. WAŁACH Wpływ drgań powerzchnowych... ze względu na znaczene weż szybowych w procese technologcznym wydobyca węgla, należy w sposób cągły montorować stan technczny tego typu obektów, a w przypadku stwerdzena jakchkolwek neprawdłowośc należy natychmast je usunąć, planowana eksploatacja w latach 2005 2007 wywoływać będze wstrząsy o energach ne wększych nż 9,0 10 5 J, a ndukowane nm wypadkowe przyspeszena drgań gruntu ne przekroczą wartośc 130 mm/s 2, analzowane konstrukcje stalowe, zastrzałowych weż szybowych mogą bezpeczne przeneść obcążena dynamczne wywołane maksymalnym przyspeszenem składowej pozomej drgań gruntu o wartośc a p = 0,5 m/s 2, konstrukcja żelbetowa weży basztowej szybu Sz./U 2 Jas jest w stane bezpeczne przeneść prognozowane obcążena dynamczne spowodowane drganam podłoża gruntowego; w betonowych częścach słupów konstrukcj ne pownny wystąpć naprężena rozcągające, wartośc obcążeń dynamcznych wywołanych nm naprężeń można uzyskać na drodze analzy dynamcznej model konstrukcj wybranych charakterystycznych przebegów drgań podłoża, zarejestrowanych na terene obszaru górnczego KWK Jas-Mos. Lteratura [1] Cancara B. 2004: Zestawene charakterystyk wstrząsów zarejestrowanych na obszarze górnczym KWK Jas-Mos w okrese 24.03.200412.08.2004 r. AGH, Kraków serpeń 2004 (praca nepublkowana). [2] Cancara n. 2004: Aneks do ekspertyzy w zakrese oddzaływana wstrząsów pochodzena górnczego w OG kopalń zrzeszonych w JSW S.A. obejmujący lata 20042007 w OG kopalń Jas- Mos, Pnówek Zofówka. Praca zborowa pod kerunkem B. Cancary Z. Gerlacha, Agencj Informacyjna INFO-ZEW, Katowce 2004 (praca nepublkowana). [3] Hart G.C., Wong K. 2000: Structural dynamcs for structural engneers. John Wley & Sons Inc., New York 2000. [4] Instrukcja nr 391 2003: Projektowane budynków podlegających wpływom wstrząsów górnczych. Instytut Technk Budowlanej. Warszawa, 2003. [5] Kowalsk n. 1995: Spektra odpowedz od wstrząsów górnczych ch zastosowane do wyznaczana sł sejsmcznych wysokch budynków. Problemy Naukowo-Badawcze Konstrukcj Inżynerskch. Zeszyty naukowe, sera: Inżynera Lądowa nr 194, Poltechnka Krakowska, Kraków 1995. [6] Kwatek J. 2002: Obekty budowlane na terenach górnczych. Wydaw. GIG, Katowce 2002. [7] Tatara T. 2002: Dzałane drgań powerzchnowych wywołanych wstrząsam górnczym na nską tradycyjną zabudowę meszkalną. Zeszyty naukowe, sera: Inżynera Lądowa nr 74, Poltechnka Krakowska, Kraków 2002. Influence of surface vbratons nduced by mnng tremors on host tower structures The paper presents an analyss of dynamc structural resstance of host towers located n the premses of the coal mne JAS-MOS. The prognosed acceleraton values of ground vbratons as well as the methodology of determnng the dynamc structural resstance of objects were dscussed. The analyss carred out allowed for the defnton of maxmal rate of dynamc load nduced by mnng tremors, whch may be safely transmtted by the structure of the analyzed host towers. 276 Przekazano: 4 kwetna 2005 r.