Содержание к диссертации
Введение
I. Обзор литературы 10
1.1. Биологические особенности роста и развития огурца 10
1.2. Требования растений огурца к агроклиматическим факторам 13
1.3. Существующие конструкции для укрытия растений ; 14
1.4. Технологии выращивания огурца 20
1.5. Анализ объёмов производства овощной продукции по категориям хозяйств 22
1.6. Нитраты в организме растений, человека и требования стандартов
к качеству огурца 24
Экспериментальная часть
II. Место, условия и методика проведения исследований 30
2.1. Место проведения исследований и климатические особенности Тверской области 30
2.2. Схема опытов 34
2.3. Методика исследований 38
2.4. Технология возделывания огурца в опытах 40
2.5. Агрометеорологические условия в годы исследований 43
Результаты исследований
III. Программирование урожайности огурца 45
3.1. Программирование урожайности огурца по приходу ФАР 46
3.2. Биоклиматическая продуктивность огурца 50
3.3. Влагообеспеченность и продуктивность растений огурца 52
3.4. Программирование урожайности огурца по эффективному плодородию почвы 54
IV. Разработка нового укрытия и расчёт арочных конструкций на жёсткость 60
4.1.Разработка нового укрытия 60
4.2. Расчёты есхемы 64
4.3. Нагрузки на арочную систему 66
4.4. Горизонтальная нагрузка в плоскости арки 66
4.5. Горизонтальная нагрузка перпендикулярно плоскости арки 70
4.6. Перемещения перекрёстной арочной конструкции от горизонтальной силы 73
4.7. Перемещения арки от вертикальной нагрузки 74
4.8. Учёт жёстких связей между перекрёстными арками 76
4.9. Выводы по расчёту на жёсткость двух арочных конструкций 77
V. Характеристики и особенности роста сортов и гибридов огурца в опытах 79
5.1. Характеристика изучаемых сортов и гибридов огурца 79
5.2. Особенности роста и развития растений огурца 88
5.3. Биометрические измерения 100
VI. Урожайность и качество сортов и гибридов огурца 105
6.1. Урожайность сортов и гибридов огурца в опытах 105
6.2. Оценка качества плодов огурца 111
VII. Экономическая оценка производства огурца 117
Основные выводы 120
Рекомендации производству 121
Библиографический список использованной литературы 123
Приложения 140
- Биологические особенности роста и развития огурца
- Место проведения исследований и климатические особенности Тверской области
- Программирование урожайности огурца по приходу ФАР
- Горизонтальная нагрузка перпендикулярно плоскости арки
Введение к работе
Овощи являются важнейшим продуктом питания человека. Калорийность овощей невысокая, однако, благодаря высокому содержанию витаминов, солей, органических кислот и других веществ, от которых в сильной степени зависит усвояемость пищи, овощи имеют большое пищевое и целебное значение (47; 51; 91; 102).
Огурец - одна из наиболее популярных овощных культур в нашей стране. Огурцы употребляют в свежем, консервированном и солёном виде. Они ценятся за высокие вкусовые качества, аромат и наличие в них пектонизирующих ферментов, способствующих пищеварению.
Плоды огурца содержат на 100 г сырого вещества: сахара - 1,5-2%, белка - около 1%, витамина С - 10-16 мг, витамина РР - 0,2 мг, каротина -0,1 мг По содержанию витамина Вг (рибофлавина) огурцы превосходят редис, по витамину В і (тиамин) свёклу и не уступают редису и репчатому луку. Кроме того, в огурцах содержание йода больше, чем в луке, картофеле и других овощных культурах (47; 120).
Потребность населения в плодах огурца полностью ещё не удовлетворяется. Одним из важных мероприятий для увеличения производства этой культуры является повышение урожайности путём улучшения семеноводства, выведения новых высокоурожайных сортов и гибридов и разработка более прогрессивных технологий выращивания культуры огурца.
В нашей стране основной объём производства овощей сосредоточен в личных хозяйствах населения. Так, согласно данным Госкомстата России в 2002 г. в хозяйствах населения произведено 81,5% овощей от всего произведённого объёма (97). В Тверской области объём производства овощей в хозяйствах населения ещё выше - 94,3% (100; 101). Таким образом мы видим, что овощи в России производятся, в основном, в личных хозяйствах населения. Однако, огородники в подавляющем большинстве, не имеют профессиональных знаний по овощеводству, физиологии растений, у них отсутствуют физико-химические анализы почв, на которых они выращивают овощи. Вследствие этого огородники не могут правильно рассчитать дозы внесения органических и минеральных удобрений. Не имея знаний о болезнях и вредителях овощных культур, граждане бесконтрольно и необдуманно применяют на своих участках пестициды, что снижает качество получаемой продукции. Вследствие перечисленных выше причин овощеводы в личных подсобных и фермерских хозяйствах имеют низкую урожайность, невысокий или отрицательный уровень рентабельности. Всё выше сказанное, в полной мере, касается выращивания такой популярной в России культуры, как огурец.
Из вышесказанного следует, что в производстве овощей, и в частности огурца, в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения имеются большие резервы, как в увеличении объёмов производства, так и в повышении качества получаемой овощной продукции.
До 90-х годов XX века, в России, сельскохозяйственная наука решала задачи, которые ставили перед ней коллективные сельхозпредприятия, имеющие большие земельные площади и подготовленных специалистов. Проблемам фермерских и личных подсобных хозяйств уделялось мало внимания. Только с начала 90-х годов, когда в нашей стране изменилась экономическая ситуация, учёные и учебные заведения сельскохозяйственного профиля начали проводить исследования и решать задачи, которые ставит перед ними овощеводство в условиях фермерских и личных хозяйств населения.
Применительно к Северо-Западному региону Российской Федерации, а конкретно в Тверской области, работ по испытанию сортов и гибридов огурца, совершенствованию технологии выращивания крайне мало.
Агробиологическая оценка сортов и гибридов огурца при выращивании в открытом грунте с использованием временных плёночных укрытий в условиях фермерских и личных хозяйств в Северо-Западном регионе Российской Федерации проведена недостаточно. Отсутствуют недорогие, простые в изготовлении плёночные укрытия для растений высотой 1,4-2 метра, быстро собираемые и разбираемые, позволяющие выращивать огурец на шпалере. Поэтому, в диссертационной работе выполнили агробиологическую оценку сортов и гибридов огурца в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств, разработано и испытано укрытие для растений, имеющее низкую себестоимость и высокие технологические параметры (патент № RU 2268580 С2), из множества известных приёмов выращивания огурца отобраны наиболее оптимальные для Северо-Западного региона и скомпонованы в единую технологию, позволяющую получить ранний урожай в данных условиях.
Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить и подобрать лучшие сорта и гибриды, выявить действительно возможный урожай сортов и гибридов огурца в условиях Верхневолжья при применении наиболее совершенной технологии их выращивания для фермерских и личных подсобных хозяйств населения; разработать необходимые пленочные укрытия, которые характеризовались бы небольшой металлоемкостью, простотой в установке и разборке и способны были противостоять ветровой и водной нагрузке.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
1.Определить критерии отбора сортов и гибридов огурца для проведения опытов.
2.0пределить сорта и гибриды огурца, которые обеспечивают наибольшую урожайность и имеют наилучшие технологические качества при выращивании в открытом грунте с использованием временных плёночных укрытий в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения и рекомендовать их в производство.
З.Выявить действительно возможный урожай сортов и гибридов при программировании выращивания в условиях Северо-Западного региона России.
4. Разработать недорогое, простое в изготовлении, быстро собираемое и разбираемое плёночное укрытие для растений высотой более 1 метра, позволяющее выращивать огурец на шпалере и испытать его.
5.Выполнить сравнительный расчет на жесткость арочных конструкций каркаса для укрытия растений, для определения наиболее жёсткой и оптимальной конструкции. б.Скомпоновать в единую, эффективную технологию отдельные известные приёмы, применяемые населением в личных хозяйствах Северо -Западного региона Российской Федерации, для получения раннего урожая огурца.
7.Изучить качество урожая (содержание сухого вещества, нитратов, токсичных элементов - меди, цинка в свежих плодах огурца).
8.Рассчитать экономическую эффективность выращивания огурца под временными плёночными укрытиями в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения.
Научная новизна. Впервые выполнена агробиологическая оценка сортов и гибридов огурца при выращивании в открытом грунте под временными плёночными укрытиями в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств населения Северо - Западного региона России для получения раннего урожая и повышения общей урожайности; выявлен уровень действительно возможной урожайности сортов и гибридов, разработана и испытана новая конструкция каркаса для укрытия растений, имеющая низкую стоимость изготовления и высокие эксплутационные качества. Научная новизна подтверждена патентом на «Укрытие для растений» № RU 2268580 С2
Практическая ценность работы заключается в рекомендациях производству гибридов огурца, обеспечивающих получение максимальных, но действительно возможных урожаев при высоких технологических качествах плодов для выращивания их в открытом грунте с использованием временных плёночных укрытий в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения Северо-Западного региона России; в разработке новой конструкции каркаса для укрытия растений, позволяющей выращивать огурец на шпалере. \
Реализация результатов исследований. Результаты работы внедрены в крестьянском (фермерском) хозяйстве «Бережки» Максатихинского района Тверской области, получен патент на «Укрытие для растений» № RU 2268580 С2
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научной конференции Тверской государственной сельскохозяйственной академии «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса Тверского региона» Тверь 2002 г. и на научных конференциях РГАЗУ 2002 и 2004 гг.
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ и получен патент Российской Федерации на изобретение.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 122 страницах, содержит 41 таблицу, 36 рисунков, состоит из 7 глав, основных выводов, предложений производству, библиофафического списка использованной литературы; который включает 150 наименования, в том числе 26 на иностранных языках, 13 приложений.
Основные положения, выносимые на защиту: обоснование биологических и технологических требований к сортам и гибридам огурца для организации прибыльного производства в условиях фермерских и личных хозяйств населения при выращивании под временными плёночными укрытиями; программирование урожайности для лучших сортов и гибридов, обеспечивающих получение продукции хорошего качества; преимущества применения нового укрытия для растений, патент № RU 2268580 С2, при выращивании огурца в условиях фермерских и личных хозяйств населения; обоснование повышенной жёсткости каркаса нового укрытия для растений; обоснование технологии выращивания огурца для получения раннего урожая и экономической эффективности.
Биологические особенности роста и развития огурца
Огурец (Cucumis sativus L.) относится к роду Cucumis, семейству Cucurbitaceae (тыквенные).
В культуре огурец известен более 5000 лет, Н.И.Вавилов (35) считал происхождение огурца из Передне-азиатского очага происхождения культурных растений. В Северной Индии (Гималаи) установлены примитивные формы огурца. Одним из предполагаемых диких родичей культурного огурца является C.hardwickii Royle. (огурец Хардвика) (93), произрастающий в Непале и отличающийся некрупными размерами и сильной горечью плодов. Родословная культурного огурца сложная, в настоящее время имеется несколько его классификаций.
По классификации А.И.Филова (93) культурный вид огурца представлен подвидами и разновидностями. Он считает основным очагом формирования огурца Переднюю Азию, Азербайджан, Крым и Нижнее Поволжье (см. там же).
Габитус огуречного растения - лиана. Для сортов открытого грунта -это стелющаяся, ползучая лиана, которая была унаследована от древних форм. Сорта защищенного грунта характеризуются лазающей лианой.
Корневая система огурца состоит из стержневого корня и боковых разветвлений и распространяется преимущественно в 20-40 - сантиметровом слое почвы (93).
Основная масса корней, как правило, располагается на глубине промачивания почвы осадками. Растения обладают высокой способностью к образованию дополнительной корневой системы в условиях повышенной почвенной и атмосферной влажности. Стебель у огурца округлый, округло-граненый или граненый, опушенный в слабой, средней или сильной степени. Длина стебля определяется сортом и условиями выращивания. В открытом грунте стебель бывает до 1,5 м длины, на юге в благоприятных условиях достигает 2-3 м, в условиях теплицы может доходить до 5 м. Есть кустовые и полукустовые формы, у которых длина стебля не превышает 20 см.
Побеги огурца ветвятся. Различают главный стебель, который образует, боковые побеги первого порядка, от побегов первого порядка идут побеги второго порядка и т.д. Встречаются формы огурца, главный стебель которых не ветвится или почти не образует боковых побегов.
Листья по форме сильно варьируют, на стебле расположены поочерёдно. По форме листья бывают пятиугольно округлые и овальные. Поверхность листа гладкая и морщинистая. Обе стороны листа так же, как и стебель, как правило, опушенные, но есть формы без опушения. Листья по форме и размеру варьируют в пределах одного растения. По длине листья бывают короткие (листовая пластинка до 12 см), средние (12-15 см), длинные (больше 15 см). Ширина листа бывает: малая -менее 15 см, средняя 15-20 см, и большая - более 20 см. Форма листа - сортовой признак (120). Огурцы, в основном, растения однодомные, раздельнополые - мужские (тычиночные) и женские (пестичные) цветки находятся на одном растении, но есть формы и двудомные. Одни растения образуют только пестичные цветки, другие только тычиночные. Женские цветки расположены в пазухах единично или попарно, реже по три и больше. Мужские собраны по 5-7 и более, в соцветиях представляют густую кисть или щиток. Кроме раздельнополых цветков имеются и обоеполые. Для растения характерно наличие цветков в каждом узле. Цветение растений обычно начинается с нижних цветков, распространяясь снизу вверх и с главного стебля на стебли первого и последующих порядков. Восприимчивость рыльца пестика к пыльце у огурца обнаруживается еще в бутоне - за 2 дня до начала цветения. Пыльца в пыльниках сохраняется около трёх суток. Раскрытие цветков происходит в утренние часы - от 6 до 10 ч в зависимости от погоды. Мужские цветки увядают через 1 - 2, а женские через 3-4 дня после их раскрытия. На оплодотворение и завязываемость плодов влияют возраст пыльцы и рыльца, а так же факторы внешней среды (85; 93).
По способу опыления сорта и гибриды огурца делятся на типичные перекрестно-опыляемые (с помощью насекомых, в основном пчёл), а так же на партенокарпические, у которых плоды образуются без оплодотворения. Партенокарпия обусловлена и контролируется генетическими факторами, и степень её проявления зависит от условий внешней среды. У различных сортов склонность к партенокарпии различна (114).
После оплодотворения (у партенокарпических сортов после окончания цветения), при нормальных условиях выращивания, плоды достигают технической (съемной) зрелости через 7-12 дней (фаза зеленца).
Плод огурца - ложная многосеменная ягода (тыквина), трёх, реже 4-5 камерная. Разные сорта огурца имеют плоды различной формы, размера, опушенности, рисунка, окраски и других признаков. Длина плодов в технической зрелости колеблется от 5 до 70 см., диаметр 3 - 5 см и больше, окраска зеленца - от молочно-белой до зелёной различных оттенков. Форма зеленцов бывает веретеновидная, яйцевидная, шаровидная, серповидная, цилиндрическая, эллипсовидная (93; 120). Важными сортовыми качествами плодов являются вкус, аромат, консистенция мякоти, плотность кожуры, пожелтелость, лёжкость, засолочные качества и др.
Место проведения исследований и климатические особенности Тверской области
Среднегодовая температура равна +3,7С, абсолютный максимум +34+38С, абсолютный минимум минус 47-52С (104; 106).
Хозяйство, где проводились исследования, находится во II агроклиматическом районе. Сумма средних суточных температур воздуха за период активной вегетации составляет 1800-1900 С. Гидротермический коэфициент колеблется в пределах 1,5-1,7.
Безморозный период длится 120-125 дней (начало 16-20 мая, конец 17-21 сентября). Сумма положительных температур выше +10 С 1800-1900 С (начало 8-Ю мая, конец- 15-16 сентября, продолжительность 125-130 дней). Возвратные похолодания кончаются в первой декаде июня. Для огурца важна температура выше +15 С, так как именно при этой температуре растение огурца нормально растёт и развивается (18; 22; 120). Сумма температур
выше +15 С составляет 900-1100С, продолжительность этого периода 55-65 дней (начало 12-20 июня, конец 16-20 августа). Растению огурца от посева до начала уборки требуется сумма температур 1172-1198 С (120). Таким образом иметь товарное производство огурца с положительным уровнем рентабельности в открытом грунте Тверской области не представляется возможным. Поэтому на практике в фермерских и личных подсобных хозяйствах населения при выращивании огурца применяют плёночные укрытия или выращивают в остеклённых теплицах. Тверская область относится к зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков в среднем составляет 644 мм с колебаниями в отдельные годы примерно от 350 до 900 мм (104; 106). Две трети осадков в году выпадает в виде дождя (429,3 мм), одна треть (214,7 мм)- в виде снега. Образование устойчивого снежного покрова происходит в среднем в третьей декаде ноября. К концу зимы величина снежного покрова достигает в среднем 30-35 см , а запас воды в снеге 80-120 мм (104; 106). В таблице 5 даны средние суммы осадков в по месяцам за период вегетации растений огурца в открытом грунте в Тверской области (104; 106).
Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы на дату перехода температуры через +10 С весной составляют в среднем 225 мм. Глубина промерзания почвы наибольшая : супесчаных - 100-160 см, суглинистых -100-125 см. Дата последнего заморозка на почве весной 30 V - 3VI, дата первого заморозка на почве осенью 6 - 10 IX (104;106).
Относительная влажность воздуха составляет в среднем 80% (104; 106).
Ветровой режим характеризуется преобладанием в холодный период года (X - IV) ветра юго-западного направления. В тёплый период преобладающим является западный ветер, значительно увеличивается повторяемость северо-западного и северного направлений. Скорость ветра в тёплый период в среднем за сутки составляет 2,5 - 3,5 м/сек (104; 106).
Максимальная скорость ветра по наблюдениям Тверского гидрометеоцентра с 1931 по 1981 гг. составляла 20 м/сек, максимальные порывы ветра достигали 25 м/сек. В тёплый период года наиболее часто наблюдается полуясная погода, с сильным развитием кучевой облачности. В мае солнце светит около 260 часов в месяц, в июне - июле -270, и в августе около 220 часов, что составляет примерно 50% продолжительности солнечного сияния. По данным Тверского гидрометеоцентра средние многолетние (10 лет) декадные суммы фотосинтетически активной радиации приведены в таблице 6.
Средняя месячная температура почвы составляет в мае около +11С в июне +17, в июле +19 и выше. Переход средней суточной температуры через +15 С происходит до 15-22 VI. Лёгкие почвы хозяйства требуют мероприятий по накоплению и сохранению весенних влагозапасов и периодически нуждаются в орошении.
Схема опытов
Исследования проводились по схеме однофакторного опыта по принципу единственного различия (46; 72; 75). Для определения вариантов нами были выработаны критерии, по которым отбирались сорта и гибриды для включения в схему опыта. Это объясняется тем, что современные рыночные отношения предъявляют к производителям сельхозпродукции определённые требования при производстве и реализации товара. Несоблюдение этих требований приводит предприятия к банкротству.
Отбор сортов и гибридов огурца для агробиологической оценки проводили на основании выработанных критериев, по-скольку испытать весь огромный ассортимент сортов и гибридов огурца не представляется возможным по экономическим причинам. Поэтому возникла необходимость сузить поиск и отобрать из всего многообразия сортов и гибридов только те, которые в наибольшей степени подходят для выращивания в данном агроклиматическом районе с применением временных плёночных укрытий в условиях фермерских и личных подсобных хозяйств.
Для выработки критериев необходимо было определить два важных фактора экономической среды, влияющие на эффективность производства и реализацию огурца. Первый фактор - это требования рынка к качеству и внешнему виду товара (зеленца). Второй фактор - это экономическая эффективность производства возделываемой культуры (определённого сорта или гибрида огурца) в конкретной агроклиматической зоне выращивания. Причём некоторые требования, которые предъявляют покупатели к товару на рынке, противоположны тем требованиям, которые предъявляет производство при выращивании данной культуры. Были поставлены следующие задачи: 1. Определить требования покупателей на рынке к качеству и внешнему виду зеленца. 2. Определить характеристики сорта и гибрида огурца для организации прибыльного производства; 3. Определить сорта и гибриды максимально удовлетворяющие в пунктам 1 и 2.
Программирование урожайности огурца по приходу ФАР
При выращивании огурца под временными плёночными укрытиями овощевод может частично регулировать солнечную радиацию. Продуктивность огурца реально программировать по приходу фотосинтетически активной радиации (ФАР), накапливаемой за период вегетации (115; 116; 117; 119). Е.И.Ермаков отмечает, что «умение эффективно использовать поступающую радиацию путём оперативного управления остальными факторами внешней среды определяет уровень урожайности». Он предлагает прогнозирование урожайности вести по сумме приходящей ФАР за оборот на единицу площади и по показателю её использования или по выходу урожая в кг.на 100 мДж. Суммарную ФАР можно принимать по её среднемноголетнему значению (48; 49).
Расчёт величины программируемой урожайности проводили в соответствии с рекомендациями М.К.Каюмова (54): yny=10 xKmxIQ/q, (3.1) где Упу - потенциальная урожайность культуры при заданном КПД ФАР, кг/м ; 10 -коэффициент для приведения всех составляющих в кг/м ; Г) - КПД ФАР культуры, %; Кт- соотношение основной продукции и побочной, в долях от единицы; JTQ - приход ФАР на посадки за период вегетации, кДж/см ; q - теплотворная способность урожая, кДж/кг;
Для определения программируемой урожайности огурца при выращивании в открытом грунте с использованием временных плёночных укрытий Северо-Западного региона Российской Федерации необходимо расшифровать составляющие ФАР величины, соответствующие аккумулированию солнечной радиации за период вегетации культуры. По соотношению основной продукции к побочной находится доля основной продукции (Кт) в общей биомассе. Для огурца Кт определяется следующим образом: на одну единицу плодов в общем урожае приходится 0,28 частей листостебельной массы ( 1: 0,28), в сумме это составляет 1,28 части. На 1 часть в общей сумме биомассы приходится 0,781 плодов при определении на сухую массу (1:1,28). При расчёте на стандартную 95% - ную влажность ( 0,781 х 100% / 5% ) Km равен 15,62ед. Теплотворная способность огурца составляет 12770 кДж/ кг (108). При выращивании огурца рассадным способом под плёночным укрытием (высадка рассады 15 мая), первый сбор проводится в третьей декаде июня, ликвидный сбор - 31 августа.
Для определения программируемой урожайности пользовались данными Тверского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (см. приложения №2,3,4). Средние многолетние (10 лет) суммы ФАР оказывались следующими: в мае 26,5 кДж/см2, в июне - 30,4; в июле - 28,2; в августе 22,5. Для учёта пропускания световых лучей через п/э плёнку приход ФАР по месяцам умножим на коэф. 0,83 (26; 34). Скорректированный приход ФАРсоставил: в мае 22 кДж/см2, в июне 25,2 ,в июле 23,4, в августе 18,7 кДж/см .
В соответствии с формулой (3.1) по заданным КПД ФАР и приходу ФАР по месяцам определяли потенциальную урожайность огурца (табл 7).
Использование 1% ФАР соответствует 10,92 кг/м2; 1,5% ФАР - 16,38; 2% ФАР - 21,84; 2,5% ФАР - 27,3; 3,0% ФАР - 32,76; кг/м2 плодов огурца. В летние месяцы приход ФАР оказывается наибольшим и не ограничивает получение высокой урожайности в отличие от прихода ФАР в остальное время года. Поэтому весь комплекс работ должен быть направлен на максимальное аккумулирование солнечной энергии. Приведенные в таблице 7 данные представляют собой потенциальную урожайность, для получению которой следует оптимизировать другие факторы климата.
За время исследований, у лучшего по урожайности гибрида F Пасамонте, урожайность по годам составила: в 2002 г. - 20,4 кг/м ; в 2003 г. -14,8; в 2004 г. - 17,6. Гибрид РОтелло (контроль в 1-й группе) дал урожайность: в 2002 г. - 16,0 кг/м2; в 2003 г. - 11,2; в 2004 г. -13,2. Лучший гибрид второй группы РАнушка показал урожайность: в 2002 г. - 8,8 кг/м2; в 2003 г. - 6,8; в 2004 г. - 7,6. Сорт Изящный (контроль -2-й группы) показал урожайность: в 2002 г. - 6,0 кг/м2; в 2003 г. - 3,2; в 2004 г.- 4;4. Вычислим КПД ФАР преобразовав формулу (3.1) в следующий вид:
Горизонтальная нагрузка перпендикулярно плоскости арки
Заданная схема (рис. 19) представляет собой статически неопределяемую систему с шестью неизвестными, но при выборе симметричной основной системы остаются только три симметричных неизвестных (рис. 19 б)
Система уравнений метода сил в этом случае имеет вид 8іі+8І2х2+8зхз+Дір=0 521+ 522х2+ 52зхз+А2Р=0 (4.13) 8зі+ 5з2Х2+ 53зхз+Азр=0 Е1Х =Е1у =Е1 - изгибная жёсткость стержня круглого поперечного сечения; GIK - крутильная жёсткость; G=E/2(l+u) - модуль сдвига; д= 0,3 -коэффициент Пуассона стали; 1к=ла!4/32 - полярный момент инерции стержня круглого поперечного сечения; остальные обозначения те же, что и в (4); MjX , Mjy , Miz, МрХ, МрУ, Mpz - изгибающие и крутящие моменты от единичных сил и внешней нагрузки.
Уравнения изгибающих моментов в первом единичном состоянии (рис.19 в), втором (рис.19 г), третьем (рис.19 д) и грузовом состоянии (рис. 19 е) для правой половины арки приведены в таблице Рис.19 Схемы к расчёту на горизонтальную силу из плоскости арки а) заданная схема; б) эквивалентная система; в) первое единичное состояние; г) второе единичное состояние; д) третье единичное состояние; е) грузовое состояние
Ввиду симметрии достаточно выполнить расчет для половины арки. В этом случае формулы (4.14) из табл. 13 для коэффициентов 8у и свободных
Реальная схема системы перекрёстных арок имеет вид, показанный на рис.22. Каждая арка жёстко крепится к земле в точках А и В и соединяется с соседними арками в точках С и D. Данная конструкция позволяет принять расчётную схему арки с жёсткими закреплениями в точках С и D (рис. 22).
Из рис.22 следует, что при заданных размерах L и R] угол ф определяется в соответствии с формулами L=2RiSin(po ; (po=arcSinL/2Ri. Для данной конструкции с достаточной точностью можно принять (ро %12. В этом случае при определении перемещений можно пренебречь деформацией кчастков АС и BD по сравнению с деформацией участка CD. При этом применимы формулы (4.6), (4.11), (4.12), (4.16), в которых следует принять К0 =0. Тогда П[=1/я; т,=0.75л -2- =0.0379; п2=1/щ т2=0.516; A=0.035PR,3/2EI Вычислим горизонтальное перемещение через R : A=0.049PR3/EI=Ai= Аг Далее расчёт проводится аналогично пункту 4.7. Вычисления дают следующий результат: A3=0,024P3R3/EI.
Выводы по расчёту на жёсткость двух арочных конструкций Жёсткость конструкции оценивается по величине перемещения от случайной сосредоточенной или распределённой нагрузки. В соответствии с нормами (4) расчёты проводились для перемещений от случайной сосредоточенной нагрузки. Существенно, что рассмотренные расчётные схемы реализуются только при достаточном закреплении арок в грунте, что обеспечивается глубиной анкеровки, зависящей от прочности грунта. Для каркаса по варианту 1 (см. рис. 14) эта анкеровка обязательна. Каркас по варианту 2 может нести нагрузку и без анкеровки, но тогда перемещения должны вычисляться исходя из другой расчётной схемы. Перемещения определялись методами сопротивления материалов и строительной механики, статическая неопределимость раскрывалась по методу сил. Для варианта 2 , ввиду жёсткого скрепления арок между собой в точках С и D (см. рис.22) и небольшой высоты от поверхности грунта до точек С и D, принято допущение, что анкеровка арок производится в точках С и D.
В таблице15 представлены величины перемещений арок по варианту 1 и 2 от приложенных сил. Разделив величину перемещения AN каркаса по варианту 1 на величину перемещения AN каркаса по варианту 2 мы определили во сколько раз жёсткость каркаса по варианту 2 больше жёсткость каркаса по варианту 2 больше жёсткости каркаса по варианту 1. Расчёты показывают, что жёсткость каркаса по варианту2 в направлении силы Pi больше жёсткости каркаса по варианту 1 в 15,9 раза, в направлении силы г в 46,9 раза, в направлении силы Рз в 2,5 раза.
