Расчет фундамента для вэу

Фундаментная плита под ветряные электрогенераторы

Полное название проекта

Расчет фундаментной плиты под ветряные электрогенераторы ВЭУ Юнисон U88 на вертикальные, горизонтальные и сейсмические нагрузки с учетом податливости грунтового основания

Описание

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) UNISON U88/U93 представляет собой трехлопастной ротор с номинальной мощностью 2 180 кВт, номинальное напряжение 600 В и номинальный ток 2 228 А. ВЭУ рассчитана выдерживать экстремальные условия окружающей среды. Прочная конструкция ВЭУ UNISON U88/U93 обеспечивает высокие уровни безопасности, надежность и повышенный срок эксплуатации.

Основными деталями ВЭУ UNISON U88/U93 являются фундамент, башня, гондола, ротор и лопасти. Все эти детали были разработаны в соответствии с промышленными стандартами, обеспечивающими эксплуатационную безопасность.

Фундамент — железобетонная плита в плане восьмиугольник диаметром 18 м, толщиной 2.5м. Бетон класса В30 (С25/30), марки А 100 по морозостойкости и марки W 2 по водопроницаемости, арматура класса А240С и А500С. Под фундаментом выполняется армированная бетонная подготовка из бетона С 12/15 (В15) толщиной 150мм. Стыковка башни к фундаменту осуществляется при помощи двойных фланцев и анкерных болтов.

Башня — представляет из себя трубчатую стальную башню высота которой до оси ротора составляет 80 м. Диаметр верхней части 3.0 м, а нижней части 4.2 м . Вес всей башни составляет — 183 т

Лопасти — изготавливаются из стеклопластика и эпоксидной смолы. Общая длинна лопасти составляет 45м. Вес одной лопасти составляет 9 т.

Гондола имеет вес 88 т, ротор 42 т.

Суммарный вес надземной части башни ВЭУ Юнисон составляет более 300 т.

Описание расчетной схемы

Построение расчетной модели выполнялось в программном комплексе ЛИРА-САПР. Пространственная идеализированная расчетная модель состоит из стержневых и пластинчатых конечных элементов.

Фундаментная плита моделируется пластинчатыми конечными элементами КЭ 44, жесткость которых соответствует железобетону толщиной 2.5м, с шагом триангуляции 0.5м.

При моделировании тела башни использовался КЭ 10. Расчетная схема представляла собой== консоль, при этом учитывалась переменная жесткость башни по высоте, перераспределение масс по высоте, включая и сосредоточенную массу от ротора и гондолы на верху башни.

В процессе расчета учитывались следующие нагрузки:

• вес ВЭУ (вес башни, гондолы, лопастей);
• предельная нагрузка от ветра и эквивалентная усталостная нагрузка для ВЭУ;
• собственный вес фундаментной плиты;
• пригруз грунта на фундамент;
• сейсмическое воздействие.

Особенности

Был выполнен расчет для целого ряда вариантов фундаментов с изменением:

• конфигурации (круглые, прямоугольные, восьмиугольные);
• толщины плиты (2-2.5м);
• заглубления фундаментной плиты относительно поверхности земли с учетом пригруза и без него (до 3м).

Расчет сооружения выполнялся с учетом совместной работы грунтового основания.

В соответствии с геологическими изысканиями была определена жесткость грунтового массива под подошвой фундамента. Данные значения были применены в виде коэффициентов постели С1 и С2. В расчетной схеме также использовались законтурные конечные элементы (КЭ 53) которые позволили учесть упругое основание грунта за пределами фундаментной плиты.

Для более правдоподобной работы сопряжения фундамента и тела ветряка было принято решение моделировать данный узел с использованием абсолютно жестких тел.

По пожеланию заказчика было выполнено конструирование плиты в двух вариантах: с расположением рабочих стержней в ортогональном направлении и с расположением рабочих стержней в радиальном направлении. Окончательный вариант армирования имел комбинированный вид:

• основная и дополнительная арматура у верхней и нижней граней плиты ∅ 25 с шагом 200мм. Расположение стержней ортогональное.
• дополнительная арматура у верхней грани плиты ∅ 36 с шагом 200мм. Расположение стержней радиальное.

Использование ПК ЛИРА-САПР дало возможность решить ряд следующих задач:

• вычислить оптимальную толщину фундаментной плиты, которая зависит от своей геометрии в плане, веса надземной части конструкции, ветрового и сейсмического воздействий и принятого варианта армирования;
• определить усилия, возникающие от сейсмического воздействия, расчет которого был выполнен на основе спектрального анализа;
• выполнить расчет сооружения с учетом совместной работы каркаса и грунтового основания;
• определить деформации фундамента и крен башни;
• выполнить расчет конструкции на прочность и законструировать фундаментную плиту с учетом региональных нормативных документов.

Источник

Фундаментная плита под ветряные электрогенераторы

Полное название проекта

Расчет фундаментной плиты под ветряные электрогенераторы ВЭУ Юнисон U88 на вертикальные, горизонтальные и сейсмические нагрузки с учетом податливости грунтового основания

Описание

Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) UNISON U88/U93 представляет собой трехлопастной ротор с номинальной мощностью 2 180 кВт, номинальное напряжение 600 В и номинальный ток 2 228 А. ВЭУ рассчитана выдерживать экстремальные условия окружающей среды. Прочная конструкция ВЭУ UNISON U88/U93 обеспечивает высокие уровни безопасности, надежность и повышенный срок эксплуатации.

Основными деталями ВЭУ UNISON U88/U93 являются фундамент, башня, гондола, ротор и лопасти. Все эти детали были разработаны в соответствии с промышленными стандартами, обеспечивающими эксплуатационную безопасность.

Фундамент — железобетонная плита в плане восьмиугольник диаметром 18 м, толщиной 2.5м. Бетон класса В30 (С25/30), марки А 100 по морозостойкости и марки W 2 по водопроницаемости, арматура класса А240С и А500С. Под фундаментом выполняется армированная бетонная подготовка из бетона С 12/15 (В15) толщиной 150мм. Стыковка башни к фундаменту осуществляется при помощи двойных фланцев и анкерных болтов.

Башня — представляет из себя трубчатую стальную башню высота которой до оси ротора составляет 80 м. Диаметр верхней части 3.0 м, а нижней части 4.2 м . Вес всей башни составляет — 183 т

Лопасти — изготавливаются из стеклопластика и эпоксидной смолы. Общая длинна лопасти составляет 45м. Вес одной лопасти составляет 9 т.

Гондола имеет вес 88 т, ротор 42 т.

Суммарный вес надземной части башни ВЭУ Юнисон составляет более 300 т.

Описание расчетной схемы

Построение расчетной модели выполнялось в программном комплексе ЛИРА-САПР. Пространственная идеализированная расчетная модель состоит из стержневых и пластинчатых конечных элементов.

Фундаментная плита моделируется пластинчатыми конечными элементами КЭ 44, жесткость которых соответствует железобетону толщиной 2.5м, с шагом триангуляции 0.5м.

При моделировании тела башни использовался КЭ 10. Расчетная схема представляла собой== консоль, при этом учитывалась переменная жесткость башни по высоте, перераспределение масс по высоте, включая и сосредоточенную массу от ротора и гондолы на верху башни.

В процессе расчета учитывались следующие нагрузки:

• вес ВЭУ (вес башни, гондолы, лопастей);
• предельная нагрузка от ветра и эквивалентная усталостная нагрузка для ВЭУ;
• собственный вес фундаментной плиты;
• пригруз грунта на фундамент;
• сейсмическое воздействие.

Особенности

Был выполнен расчет для целого ряда вариантов фундаментов с изменением:

• конфигурации (круглые, прямоугольные, восьмиугольные);
• толщины плиты (2-2.5м);
• заглубления фундаментной плиты относительно поверхности земли с учетом пригруза и без него (до 3м).

Расчет сооружения выполнялся с учетом совместной работы грунтового основания.

В соответствии с геологическими изысканиями была определена жесткость грунтового массива под подошвой фундамента. Данные значения были применены в виде коэффициентов постели С1 и С2. В расчетной схеме также использовались законтурные конечные элементы (КЭ 53) которые позволили учесть упругое основание грунта за пределами фундаментной плиты.

Для более правдоподобной работы сопряжения фундамента и тела ветряка было принято решение моделировать данный узел с использованием абсолютно жестких тел.

По пожеланию заказчика было выполнено конструирование плиты в двух вариантах: с расположением рабочих стержней в ортогональном направлении и с расположением рабочих стержней в радиальном направлении.

Окончательный вариант армирования имел комбинированный вид:

• основная и дополнительная арматура у верхней и нижней граней плиты ∅ 25 с шагом 200мм. Расположение стержней ортогональное.
• дополнительная арматура у верхней грани плиты ∅ 36 с шагом 200мм. Расположение стержней радиальное.

Использование ПК ЛИРА-САПР дало возможность решить ряд следующих задач:

• вычислить оптимальную толщину фундаментной плиты, которая зависит от своей геометрии в плане, веса надземной части конструкции, ветрового и сейсмического воздействий и принятого варианта армирования;
• определить усилия, возникающие от сейсмического воздействия, расчет которого был выполнен на основе спектрального анализа;
• выполнить расчет сооружения с учетом совместной работы каркаса и грунтового основания;
• определить деформации фундамента и крен башни;
• выполнить расчет конструкции на прочность и законструировать фундаментную плиту с учетом региональных нормативных документов.

Источник

Фундамент для ветряного генератора

Ветряные генераторы электричества становятся все более популярными. Они просты при установке, что позволяет сделать ветряк самостоятельно,

экономят электричество или полностью снабжают им хозяйство. Конструкция ветрогенератора должна быть предельно стабильной, так как ей нужно выдерживать порывы ветра любой силы.

Размер фундамента для ветрогенератора зависит от типа, размера мачты и проектной документации

Чтобы обеспечить этот параметр, требуется правильно смонтировать мачту, особенно — ее основание. От того, какой тип опоры будет выбран, будет зависеть производительность и безопасность ветряной установки. Фундамент для ветрогенератора — залог стабильности и прочности массивной конструкции.

Важность фундамента ветряного генератора

Перечислим причины, по которым ветряной генератор электричества не может существовать без фундамента.

1. Ветряной генератор является такой же постройкой, как все другие. Поэтому фундамент для него обязателен.
2. Мачта имеет значительный вес и без бетонного основания не будет иметь должной устойчивости.
3. В зависимости от конструкции, бетонный фундамент заливается не только под мачтой, но и под лебедкой, регулирующей высоту ветряка, под другими опорами. Иногда делают площадку для ремонта мачты в положении «на боку», если грунт не очень твердый. При наличии растяжек основание ветряка достигает 15 метров по диагонали. Либо оно делается в виде 4 дополнительных фундаментов.

Вычисляя оптимальную высоту мачты, размеры и мощность фундамента, нужно ознакомиться с региональными нормативами по скорости ветра в данной местности.

Перед началом строительства проведите исследование грунта и сделайте проект.

Однако, есть разновидность ветряного генератора, располагающегося на крыше. Для него требуется лишь соответствующая опора.

Этапы строительства фундамента

Первым шагом процесса является выбор места для расположения ветряка. В идеальном случае поблизости (радиус 100 метров) строения, деревья и другие объекты, превышающие высоту самого ветряного генератора, должны отсутствовать. В противном случае придется увеличивать высоту мачты во избежание сбоев в работе.

Для небольших ветрогенераторов (1-5 кВт) опорную плиту заливают или покупают готовую (заводского исполнения)

Мощность фундамента рассчитывают исходя из типа опор и мачты, которыми, в свою очередь, предопределяется высота ветряка. Основание должно быть расположено на ровном участке примерно 2 на 2 метра или более. Почва не может быть зыбкой, песчаной. Выбрав место для ветряка, можно будет заливать фундамент. Для данного процесса требуются следующие этапы.

1. Выкапывают котлован на глубину более метра. Форму лучше сделать треугольную, но можно и квадрат — по типу конструкции мачты. Размер котлована также выбирается по разновидности ветряка, например, 60 на 60 см для основания главной мачты. Для определенных стандартных видов мачт существуют конкретные нормативы по габаритам ямы. Другие части основания также необходимо разметить: местоположения опор тросов или труб.
2. Засыпают на дно щебень слоем в 15 см, чтобы предотвратить размывку конструкции действием грунтовых вод.
3. Слой песка до 20 см улучшит заземление каркаса из металла.
4. Устанавливают нижнюю часть мачты (основу) на дно, чтобы ее верхняя часть оказалась выше поверхности грунта на 16 см.
5. Заливают слой высококачественного бетона до 40 см. Его плотность должна быть значительная, что зависит от марки (М-400). Выжидают от 12 часов.
6. Заливают бетоном оставшуюся часть ямы, выжидая полного застывания 1 месяц. Если нужно, чтобы фундамента не было видно, бетон доливают до уровня поверхности. Впоследствии это место засыпают землей, сажают траву или цветы. Расход бетона получается порядка 4-5 кубических метров. Точный подсчет делается на месте с помощью простых арифметических вычислений (считают объем котлована).

После перечисленных этапов строительства фундамента можно приступать к установке опоры, начинать монтировать остальную конструкцию ветряка. Первую секцию можно вмонтировать в бетон, соединяя части болтами. И также возможно соединение посредством сварки, что менее надежно.

Ветряная установка, генерирующая электричество, включает фундамент, мачту, на которой расположен ветряк, лопасти, принимающие порывы ветра любой силы и электрические преобразовательные приборы. Установка мачты и конструкции ветряка потребует меньше ответственности и усилий, чем обустройство фундамента. Это самая необходимая часть работы, позволяющая надежно зафиксировать другие элементы.

Источник

Альтернативная энергия Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты.

Нагрузки на элементы ветроэнергетической установки, на ее фундамент и основание

«Нагрузки на элементы ветроэнергетической установки, на ее фундамент и основание«, В. В. Елистратов, И. А. Константинов, А. А. Панфилов, Санкт-Петербург, 1999 г., СПбГТУ
Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Возобновляемые источники энергии». Для ветроэнергетических установок (ВЭУ) башенного типа с горизонтальной осью вращения рассмотрена методика подсчёта постоянных нагрузок в виде собственного веса элементов ВЭУ, ветровых нагрузок на ветроколесо (ВК) и башню, динамической нагрузки, действующей на ступицу ВК и связанной с дисбалансом массы ВК по отношению к оси вращения, и других нагрузок. Предназначено для студентов 5-го и 6-го курсов инженерно-строительного факультета указанной выше специальности.
Вы можете скачать книгу «Нагрузки на элементы ветроэнергетической установки, на ее фундамент и основание», В. В. Елистратов, И. А. Константинов, А. А. Панфилов по этой ссылке

1. Элементы сооружения. Нагрузки, их расчётные варианты и сочетания . 5
1.1. Краткое описание элементов сооружения . 5
1.2. Нагрузки, действующие на элементы сооружения . 5
1.3. Расчетные варианты и сочетания нагрузок . 8

2. Определение постоянных и временных нагрузок на элементы ВЭУ, на ее фундамент и основание . 10
2.1. Нагрузки для расчета на статическую прочность и устойчивость . 10
2.1.1. Определение нагрузок, действующих на гондолу ВЭУ через ступицу ВК . 10
2.1.2. Другие нагрузки на гондолу . 20
2.1.3. Нагрузки на башню . 20
2.1.4. Нагрузки на фундамент . 20
2.1.5. Нагрузки на основание . 21
2.2. Нагрузки для расчета на выносливость . 21

3. Пример расчета нагрузок на элементы ВЭУ, на ее фундамент и основание . 24
3.1. Основные параметры ВЭУ . 24
3.2. Составляющие ветровой нагрузки, действующие на гондолу через ступицу ВК . 25
3.3. Инерционные нагрузки, связанные с вращением ВК . 27
3.4. Другие нагрузки на гондолу ВЭУ . 29
3.5. Нагрузки на башню . 30
3.6. Ветровая нагрузка на башню . 31
3.7. Нагрузки на фундамент . 36
3.8. Нагрузки на основание . 37

Источник