Розробка математичної моделі динамічних навантажень у стріловому самохідному кранi при витяганні шпунтової палі з ґрунту
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.327663Ключові слова:
віброзанурювач, коефіцієнт динамічності, навантаження в пружних зв’язках, сила тертя, шпунтова паляАнотація
Об’єктом дослідження є процес витягання шпунтових паль з ґрунту стріловим самохідним краном для їх подальшого повторного використання. Вирішувалась проблема, пов’язана з витягуванням стальних шпунтових паль з використанням стрілового самохідного крану, взаємодії його з віброзанурювачем і визначенням динамічних навантажень.
Вібраційний метод значно підвищує ефективність витягання, однак одночасно спричиняє вібраційне навантаження на стріловий кран, зумовлюючи виникнення знакозмінних зусиль у металоконструкціях. Це може призводити до накопичення втомних пошкоджень, появи тріщин у зварних швах, руйнування основного металу та скорочення строку служби крана. Крім того, вібрація негативно впливає на умови праці операторів крана – підвищує втомлюваність, знижує працездатність і рівень безпеки.
Використано методи математичного моделювання з побудовою розрахункових схем, які враховують усі етапи витягання шпунтової палі: попереднє занурення, вибір зазору у приводі, натяг канатів, витягання палі з вібрацією на 2/3 довжини та остаточне витягання без вібрації.
Чисельне моделювання показало, що при статичному витяганні шпунтової палі коефіцієнт динамічності може досягати 4,76, тоді як при застосуванні вібрації він знижується до 1,47. Це підтверджує ефективність вібраційного методу за умови мінімізації його впливу на кран. Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення конструкції кранів, розробки заходів захисту від вібрацій, підвищення ефективності та безпеки під час виконання будівельних робіт. Додатково результати можуть стати основою для подальшої оптимізації параметрів пружних зв’язків і схем взаємодії крана з ґрунтом, що розширює можливості практичного застосування моделі у складніших умовах
Посилання
- Yakymenko, O. V. (2020). Suchasni metody vlashtuvannia pal ta shpuntovykh obhorodzhen. Kharkiv: KhNUMH im. O. M. Beketova, 119. Available at: https://eprints.kname.edu.ua/55313/1/2019_ПЕЧ_2%20Н%20пальові%20роботи.pdf
- Chen, F., Li, X., Zhao, H., Hu, P. (2024). Analysis of Soil Response during High‐Frequency Vibratory Steel Pipe Pile Driving in Soft Soil. Advances in Civil Engineering, 2024 (1). https://doi.org/10.1155/2024/4223470
- Massarsch, K. R., Fellenius, B. H., Bodare, A. (2017). Fundamentals of the vibratory driving of piles and sheet piles. Geotechnik, 40 (2), 126–141. https://doi.org/10.1002/gete.201600018
- Rainer Massarsch, K., Wersäll, C., Fellenius, B. H. (2022). Vibratory driving of piles and sheet piles – state of practice. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Geotechnical Engineering, 175 (1), 31–48. https://doi.org/10.1680/jgeen.20.00127
- Khmara, L. A., Kolisnyk, M. P., Shevchenko, A. F., Holubchenko, O. I., Malich, M. H. (2015). Budivelni krany (konstruktsiyi, tekhnichni kharakterystyky, marky, vybir ta ekspluatatsiya). Dnipropetrovsk: IMA-pres, 356.
- Shevchenko, A. F., Kolisnyk, M. P., Chervonoshtan, A. L. (2013). Vibrozakhyst strilovoho samokhidnoho krana z vibratsiynym tekhnolohichnym obladnanniam na haku. «Problemy rozvytku dorozhnoho-transportu i budivelnoho kompleksiv»: Zbirnyk statei i tez mizh nar. Nauk.-prakt. konf. Kirovohrad, PP. «Ekskliuzyv-System», 148–151.
- Kolisnyk, M. P., Shevchenko, A. F., Raksha, S. V., Melashych, V. V. (2015). Rozrakhunky budivelnykh strilovykh kraniv. Dnipropetrovsk: Porohy, 816.
- Chervonoshtan, А. L., Кolisnyk, M. P., Shevchenko, A. F. (2022). Structures of dynamic and mathematical models of self-propelled jib cranes under different external disturbances for compiling computerized programs. Pidiomno-transportna tekhnika, 1 (67), 63–77. Available at: https://ptt-journals.net/article/pidtt_2022_1_67_6/
- Shevchenko, A. F., Kolesnik, M. P. (2002). Dinamicheskie modeli gruzopodieemnyh kranov s navesnym vibracionnym tehnologicheskim oborudovaniem. Pidiomno-transportna tekhnika, 1-2, 93–100.
- Zhan, J., Li, M., Chen, J., Wang, W. (2023). Numerical investigation of soil dynamic response during high-frequency vibratory pile driving in saturated soil. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 173, 108148. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2023.108148
- Staubach, P., Machaček, J., Skowronek, J., Wichtmann, T. (2021). Vibratory pile driving in water-saturated sand: Back-analysis of model tests using a hydro-mechanically coupled CEL method. Soils and Foundations, 61 (1), 144–159. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2020.11.005
- Gómez, S. S., Tsetas, A., Meijers, P. C., Metrikine, A. V. (2025). Experimental investigation of frequency-amplitude decoupling in axial-torsional vibratory pile driving by means of laboratory-scale testing. Ocean Engineering, 316, 119788. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.119788
- Holeyman, A., Whenham, V. (2017). Critical Review of the Hypervib1 Model to Assess Pile Vibro-Drivability. Geotechnical and Geological Engineering, 35 (5), 1933–1951. https://doi.org/10.1007/s10706-017-0218-8
- Machaček, J., Staubach, P., Tafili, M., Zachert, H., Wichtmann, T. (2021). Investigation of three sophisticated constitutive soil models: From numerical formulations to element tests and the analysis of vibratory pile driving tests. Computers and Geotechnics, 138, 104276. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2021.104276
- Fang, L., Brown, M., Davidson, C., Wang, W., Sharif, Y. (2024). A 1g model experimental study on the effects of installation parameters on vibratory driving performance of monopoles. 5 th European Conference on Physical Modelling in Geotechnics. Available at: https://www.issmge.org/uploads/publications/53/125/ECPMG2024-103.pdf
- Bhaskar, A., Kreiter, S., Al-Sammarraie, D., Mörz, T. (2022). Effect of dynamic pile driving parameters on vibratory penetration. Cone Penetration Testing 2022, 825–831. https://doi.org/10.1201/9781003308829-122
- Warrington, D. C. (2024). Analysis of Vibratory Pile Drivers using Longitudinal and Rotational Oscillations with a Purely Plastic Soil Model. UTC Spring Research and Arts Conference Proceedings 2024. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.18572.08320
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Аndrii Chervonoshtan, Mykola Kolisnyk, Oleksandr Golubchenko, Аndrii Shevchenko, Volodymyr Panteleenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
