Особенности пространственной работы металлических ферм от ветровой нагрузки

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Строительство. Архитектура


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 624. 271
В. В. МАРОЧКА, А. П. ВЕРЬОВКА (ДОТ)
ОСОБЛИВОСТ1ПРОСТОРОВСИ РОБОТИ МЕТАЛЕВИХ ФЕРМ В1Д В1ТРОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ
На сьогодш актуальною е проблема надзвичайноГ спрощеносп розрахункових моделей, що використо-вуються при розрахунку та проектуванш металевих прогонових будов з наскрвними фермами з Уздою низом. Часто це призводить до значних похибок у розрахунках.
В робот1 виконано дослщження просторово! робота прогоново! будови методом сюнченних елеменпв. У якосп дослщжуваноТ конструкцп було використано типову прогонову будову (типовий проект № 690/2).
На основ1 отриманих результат розроблена модель для розрахунку додаткових зусиль в поясах ферми, яка вцщовщае реальнш робот! конструкции
На сегодняшний день существует проблема чрезвычайной упрощенности расчетных моделей, которые используются при расчете и проектировании металлических пролетных строений со сквозными фермами с ездой понизу. Часто это приводит к значительным погрешностям в расчетах.
В работе выполнены исследования пространственной работы пролетного строения методом конечных элементов В качестве исследуемой конструкции было использовано типовое пролетное строение (типовой проект № 690/2).
На основании полученных результатов разработана модель для расчета дополнительных усилий в поясах фермы, которая отвечает реальной работе конструкции.
There is a problem of simplified of computational models, which are used at calculation and designing of metal superstructures as a frame. Sometime it leads to the considerable errors in calculations.
In this work researches of dimensioned behavior of a superstructure by a finite element method was implemented. In the capacity of calculated construction the standard superstructure (a type project № 690/2) has been used.
Ground obtained results the model for calculation of supplemental forces in chords was designed, which simulate a behavior of constructional.
Металев1 прогонов! будови з наскр1зними фермами — це складш просторов! конструкцп з великою кшыастю елементш.
Як особливнлъ роботи дано! конструкцп можна вщзначити складну просторову взаемо-даю Bcix елемеипв конструкцп при сприйнятп тих чи шших навантажень. У вддповщносп з чинними нормами та правилами розрахунку прийнято спрощувати прогонову будову до плоских моделей, та за цими розрахунковими схемами проводити eci обчислення.
Шццбш методики добре висвгглеш у впчиз-нянш nireparypi [1,2- 4].
Щ спрощення розрахункових моделей при-зводять до суттевих похибок при визначенш внутршш1х зусиль в елементах. Безперечно, дат. методики розрахунку мають свою область використання i можуть бути застосоваш для попереднього розрахунку елемеипв прогоново! будови, але колосальш запаси, що закладеш у припущениях, можуть сутгево збшьшувати ва-pTicTb конструкцп. Тому оптимальним буде пе-вний компром1с м1ж спрощеними методами розрахунку i эшып точними новтпми методами комплексних розрахунюв конструкцп, яю
дозволяють враховувати практично Bei особли-Bocri напруженого стану Bcix елеменпв мосту.
Особливу увагу привертае до себе методика спрощеного розрахунку прогоново! будови на горизонталью навантаження, викладена у лгге-paTypi ]. У вщповщносп з щею методикою зусилля вщ тиску eiTpy на елементи ферми роз-подоляеться м1ж верхн1ми та нижшми в1трови-ми в'-язями у сшввщношетп 60 та 60%.
Тшьки о дне дане припущення вже збшьшуе навантаження на ферму на 20%, що е не 30BciM коректним при сучасному розвитку методав розрахунку.
У данш робот! наведена спроба визначення бшьш точних сп1ввщношень м1ж навантажен-нями, як1 прикладеш на верхн1 та нижш BiTpOBi ферми.
Bei численш розрахунки, що представлен! у цш робота, було проведено в програмному комплекс! Selena 4.1 1
Ця програма заснована на метод! с) нченних елементш, дозволяе розраховувати конструкцш любо! складносп, з к! льк!стю кшцевих елемен-Ti? до 64 000, чого достатньо для проведения даних розрахунюв.
У якосп модел1 було прийнято рппення ви-користовувати тривишрну стержневу констру-кцпо, геометричш характеристики якоУ вщповь дають прогоновш будов1 з наскр1зними ферма-
ми з 1'-здою низом, 1р- 55 м (Проектування
ПСК типовий проект № 690/2). Створеиу модель можна побачити на рис. 1.
Рис. 1. Модель прогоново! будови
На початку дослщжень було проведено тес-тування дано! модел1 на вщповщшеть и натур-ним характеристикам.
Тиск впрового навантаження на прогонову будову було визначено у вщповщносп з методикою, викладеною в робоп [з], за якою величина тиску впрового навантаження була визна-чена з виразу:
= ,
де у^ = 1,5 — коефодент надшносп, Жп — нормативна штенсившсть впрового навантаження вкН/м2.
Для кожного елемента величина штенсив-носп погонного навантаження визначалася окремо за формулою:
д = И,
де, А — висота елемента.
Величина штенсивносп була визначена для наступних елеменпв: — поздовжня балка:
Н
д = 2760 • 0,88 = 2428,8
м
— нижнш пояс, верхнш пояс, опорнии розкхс:
4 = 2760−0,45 = 1242 — м
— розкоси:
д = 2760−0,42 = 1159,2
Н
м
— ст1ики, тдвюки:
^ = 2760 0,26 = 717,6 -.
м
Даш? нтенсивносп навантажень були при-кладеш до вщповщних кшцевих елеменпв, як показано на рис. 2.
Метою даного розрахунку е пщгвердження або спростування наступних припущень:
• на верхню та нижню впрову ферму дае по 60% вщ впрового навантаження, що дае на елементи наскр1зних ферм-
• на верхню та нижню впрову ферму припадае вщповщно 40 та 80% навантаження, що дае на рухомий склад-
• на поздовжню балку на верхню та нижню впрову ферму припадае вщповщно 40 та 80% навантаження, що дае на поздовжню балку.
В результат! розрахунку було отримано зу-силля вщ прикладеного навантаження в кожному елеменп, але це не можна вважати за кш-цевий результат, осюльки за ними не можна ощнити ступшь розподапення впрового навантаження м1ж двома фермами.
У вщповщносп з роботою [2- 4] прийнято визначати зусилля в елементах ферми за допо-могою балочних момента в залежносп вщ ш-тенсивносп навантаження.
Щ величини знаходяться у вщповщносп з розрахунковою схемою, зображеною на рис. 3.
Рис. 2. Схема завантажехш) прогоново! будови
X-
-X
чЬ & gt-]/ & gt-]/ «Х & gt-1^ & gt->-1/ ^ чЬ ч!^ чЬ «Д/ & gt-]/
Рис. 3. Ешора балочних момента
Зусилля визначаеться за формулою: ~ В'-
де В — вщстань м1ж осями, М — балочний момент, що визначаеться з виразу
и: *
8 4
де / -довжинавпрово! ферми, ^ -штенсившстъ впрового навантаження на вщповщну ферму.
В даному випадку потр1бно виконати обер-нену задачу: знайти штенсившстъ погонного навантаження знаючи зусилля в елементах.
Як показали розрахунки дано! модели, результата яких представлена на рис. 4, а, б, епю-ра балочних моменпв представлена схематично на рис. 4, в.
Дана епюра суттево вщрпняеться вщ епюри, що зазвичай використовуеться для розрахунюв
у вщповщносп з роботами [2- 4], та представлено! на рис. 3.
Для визначення штенсивност: навантаження потр1бно скласти р1вняння р1вноваги для балки, та з нього визначити штенсившстъ впрового навантаження.
Запишемо р1вняння р1вноваги вщносно точки В
Шв= 0-

12
-^-м^+м^-я^ 0.
Шсля перетворень маемо:
Ж =-?
М М — р_
/ X2
2 2
У вщповщносп з щею формулою знаходимо штенсившстъ погонного навантаження вщ тис-ку виру на певш елементи, що розподшяеться на верхню та нижню ферми.
б)
¦ шкшшдйпши:.
[ИТи
гдтя '-ЯШДтатгГЕНТТаИГШУ & lt- ^ШЖТВ^Т^ШШГСЧЕДДШЕВВ'-
шшшщ, I
в)

Ьр
тГ
^ уЬ -Х УЬ & gt-.Ь -X •Х
В N X X X X X X X X X X
А
моп2 ^

в
Рис. 4. Ешора зусиль та розрахованих балочних моменпв: а — нижнш пояс- б — верхшй пояс- в — уточнена розрахункова схема
м
оп1
1нтенсившсть погонного навантаження вщ 1ску виру на ферму буде р1вна: — на нижню вггрову ферму
IVя =
зв
1054,16 + 200,7 — 573,42 +1961,37
529,375−185,281
= 7,68-- м
Впрове навантаження вщ тиску на ферму розподшяеться м1ж верхшми та нижшми влро-вими фермами вщповщно 33 до 67%.
Ьггенсившсть погонного навантаження вщ тиску виру на рухомий склад буде р1вна: — на нижню вггрову ферму
731−31,7 + 90,63 + 1202,13
31
529,375−185,28
— на верхню впрову ферму
429,92−161,1 + 368,22 + 248,52
= 5,79-- м
= ¦
423,5−15,281
. кН = 3,72 -. м
— на верхню впрову ферму
. -32,06 + 129,50−414,39 + 760,95 _
309,375−94,531
= 2,14-
м
Впрове навантаження вщ тиску на ферму розподшяеться мик верхшми та нижшми виро-вими фермами вщповщно 27 та 73%.
1нтенсившсть погонного навантаження вщ тиску виру на поздовжню балку буде р1вна:
— на нижню впрову ферму
н _ 216,66 -3,19 + 9,12 + 361,95 кН 529,375−185,28 '- м
— на верхню вггрову ферму
=-0,71+30,46 — 97,47 + 201,21. кН
38 309,375−94,531 '- м
Впрове навантаження ] д тиску на ферму розподшяеться м1ж верхшми та нижшми впро-вими фермами вщповщно 27 до 73%.
За результатами дослщжень можна зробити тага висновки:
1. Тиск виру на ферму розподшяеться на верхню та нижню впров1 ферми вщповщно 33 та 67%. Тобто нижш впров1 в'-яз1 перенап-ружеш, так як в загальному випадку розрахову-емо на 60%, а верхш впров1 в'-яз1 отримали великий запас, зусилля в них складають 55% вщ розрахункових.
2. Тиск виру на поздовжню балку та рухо-мий склад розподшяеться на верхню та нижню впрову ферми вщповщно 27 та 73%. Тобто верхш та нижш влров1 в'-яз! недЬнапружеш.
3. Розрахунок додаткових зусиль за допо-могою балочних момента можна вважати таким, що не вщповщае реальшй робот! констру-кци. Зусилля в елементах виявкпися завищени-
ми на 50.. 60%. На ochobI отриманих результа-т1 В розроблена модель для розрахунку додаткових зусиль в поясах ферми, яка вцдаовь дае реальшй робот! конструкцп. •
4. Яйцо скласти похибку, що закладена на еташ розподолу навантажень та на еташ визна-чення зусиль в елементах, то вщносна похибка, наприклад, у верхньому пояа вщ тиску Biipy на наскр1зну ферм& gt- складае 260%, тобто зусилля завищеш вщносно фактичних у 2,6 рази. Най-менша розб! жшсть& quot- результата складае 60%, що не можна вважати допустимим результатом.
Задача зтро розробку достатньо точних методик анаштичного розрахунку, що дозволили б прорахувати подобш сонструкцп, може бути поставлена, але на сьогодш, единим ршияням, як можна уникнути перевитрат матер1ашв на непередбачених запасах, е повний розрахунок иросторово! модел1 прогоново! будови за допо-могою iTepaqiSHHX методов.
Б1БШОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Технические условия проектирования к/д, а/д и городских мостов и труб (СН 200-б2). Всесоюзно<- издательско-полиграфическое объедошение МПС. М.: 1962.
2. Петропавловский A.A. Проектирование металлических мостов. М. :Транспогтг, 1982.
3. СНиП 2. 05. 03−84* «Моста и трубы». Минстрой России.: ГП ЦПП, 1996. 214 с.
4. Протасов К. Г. и др. Металлические мосты. М.: Транспорт, 1973.
Надшшла до редколеги 06. 04. 2007.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой