Ударная способность натяжных кабелей, колонн и фундаментов

Камень падает с набережной массы $ M_a $ на высоте $ H $ , Внизу ограждение для защиты от падения ловит камень, рассеивая энергию по натяжным тросам на стальные опоры, а затем на бетонные сваи.

Как бы вы рассчитали «ударную» мощность натяжных кабелей, стальных опор и бетонных фундаментов?

РЕДАКТИРОВАТЬ: На этой высоте камень изначально имеет потенциальную энергию $ PE = MGH $ , Предполагая, что нет потерь из-за трения, подпрыгивания, тепла, звука и т. Д. (Очень консервативное предположение), потенциальная энергия будет в основном преобразована в кинетическую энергию, $ KE = 0.5mv ^ 2 $ , Забор поглотит эту полную энергию.

Скажите, что каменные хиты посередине бухты между двумя столбами. Кабели будут отклоняться при ударе о скалу. Как вы рассчитываете, сколько энергии поглощают кабели и имеют ли кабели достаточную емкость? Чем это отличается от приложенной силы?

Скажите скорость камня, когда он попадает в забор.

$ V = \ sqrt {2gh} \ quad $ и его кинетическая энергия $ E = 1/2 мВ ^ 2 $

Эта энергия будет захвачена забором и передана на посты. Предположим, неупругое столкновение с постом, или для простоты игнорировать массу поста '

Упругая энергия в отклоненном столбе кантилевера должна быть приравнена к кинетической энергии падающего камня. Оттуда вы можете рассчитать все другие реакции и моменты.

Коммерческие звенья обычно достаточно прочны для высоты до 5 футов на пролетах 6-8 футов.

если вы покажете свои усилия, мы сможем вам помочь.

Теоретически, энергия удара будет частично поглощаться деформацией породы и частично деформацией конструкции. Однако деформация породы будет очень небольшой, поэтому просто предположите, что вся энергия будет поглощена структурой. А поскольку вы не знаете точную форму скалы, в любом случае делать какие-либо расчеты на ней нецелесообразно.

Вы хотите рассчитать контактное усилие как функцию от деформации конструкции, $ F (и) $ , Я рекомендую для начального приближения предполагать либо линейно-упругое поведение, либо совершенно пластичное поведение в зависимости от жесткости компонента, на который ударяет камень. Энергия, поглощаемая структурой, является работой силы контакта, поэтому вы решаете, $ \ int_0 ^ {u_ {max}} F (u) du = mgh $ для деформации.

Это даст вам эквивалентную статическую ударную силу и деформацию для проверки структуры. Просто помните, что нагрузка на фундамент сильно варьируется в зависимости от того, попадает ли камень в столб или между кабелями в середине пролета.