Недооценка влияния живучести купольного сетчатого покрытия в статической постановке
Расследование аварий большепролётных сооружений. Причины обрушения крыши павильона "Юбилейного" в г. Светлогорск. Статический расчет сетчатого звездчатого купола диаметром 48 метров. Оценка живучести конструкции при удалении отдельных несущих элементов.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.03.2019 |
| Размер файла | 468,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
(Nizhny Novgorod state architectural and construction university)
Недооценка влияния живучести купольного сетчатого покрытия в статической постановке
Самохвалов И. А., Трянина Н.Ю.
г. Нижний Новгород, Россия.
В данной работе представлено численное исследование работы сетчатого купола среднего диаметра в условиях отказа отдельных несущих элементов покрытия. Такой расчет оценивает свойства живучести конструкции. Под «живучестью» понимается свойство конструкции сохранять общую несущую способность при локальных разрушениях. Если в условиях отказа отдельных несущих элементов конструкция обладает способность перераспределять усилия на соседние элементы, то можно считать, что она обладает потенциальной живучестью [2]. Живучесть позволяет системе сохраняться как целому в экстремальных для нее условиях. Существует незначительное количество научных работ, затрагивающих вопрос живучести большепролетных конструкций.
Приведенные ниже примеры аварий купольных большепролётных сооружений говорят об актуальности и важности выбранной темы исследования:
1. Катастрофа "Трансвааль Парка". Падению купола московского "Трансвааль Парка" предшествовало разрушение одной из колонн, поддерживающих бетонную опорную конструкцию. Эксперты полагают, что опора могла переломиться из-за деформации лежащего под ней фундамента или воздействия точечного заряда: за секунду до катастрофы видеокамера наружного наблюдения зарегистрировала появление облака пыли у основания колонны. сетчатый купол крыша живучесть
2. Обрушение конструкций купола строящегося Центра гимнастики в г. Казани (Республика Татарстан). Пространственные металлические конструкции купола рухнули вниз после того, как несущие железобетонные колонны потеряли устойчивость. По предварительной версии, имело место нарушение техники безопасности.
3. Обрушение крыши павильона «Юбилейного» рынка в г. Светлогорск (Гомельская область. Беларусь). Металлический каркас с натянутой на него поливинилхлоридной материей не выдержал веса скопившегося снега. Общая площадь обрушившейся конструкции 300 кв. м.
В данной работе был произведен статический расчет сетчатого звезчатого купола диаметром 48 метров и высотой 16 метров по действующим нормам для IV снегового района [1]. Расчёт выполнялся методом конечных элементов, с применением пакета прикладных программ «SCAD Office». В качестве модели покрытия принята пространственная КЭ-модель, учитывающая геометрические параметры и характер распределения нагрузок (собственный вес, вес покрытия, 3 вида снеговой нагрузки). Ветровая нагрузка в данной работе не учитывалась, т.к. она разгружает конструкцию.
Далее из конструкции поочередно удалялись некоторые несущие элементы: одна колонна, один узел сетчатого покрытия, элемент опорного кольца и т.д. Затем исследовалась картина распределения усилий в элементах купола и картина полученных деформаций узлов.
На рис.1 представлены результаты статического расчета с удаленным ключевым узлом сетки купола при невыгодном сочетании нагрузок.
Рис.1 Вариант перераспределения усилий при разрушении части сетчатого покрытия
На рис.2 представлены результаты статического расчета конструкции с удаленной колонной. Из рисунка видно, что в элементах купола, соседних с зоной обрушения, происходит увеличение усилий в 1,5 раза, по сравнению с расчётными.
Так же были рассмотрены другие варианты отказов несущих элементов купола: удаление ключевого узла, разрушение колонны и дальнейшее разрушение части сетчатого покрытия (удаление части элементов и опорного узла ). Результаты данного расчёта представлены в таблице 1.
Рис.2 Вариант перераспределения усилий при аварийной ситуации - разрушении колонны
Таблица 1. Варианты усилий в элементах купола
|
Вариант распределения усилий при нормально эксплуатации купола, кН |
Вариант перераспределения усилий при разрушении колонны, кН |
Вариант перераспределения усилий при разрушении части сетчатого покрытия, кН |
Вариант перераспределения усилий при разрушении колонны и дальнейшего разрушения сетчатого покрытия, кН |
|
|
-477,27 |
-690,66 |
-727,52 |
-867,41 |
|
|
-434,85 |
-624,42 |
-653,21 |
-781,66 |
|
|
-392,43 |
-558,18 |
-578,91 |
-695,91 |
|
|
-350,01 |
-491,95 |
-504,6 |
-610,15 |
|
|
-307,59 |
-425,71 |
-403,3 |
524,4 |
|
|
-265,17 |
-359,47 |
-355,99 |
-438,64 |
|
|
-222,75 |
-293,24 |
-281,69 |
-352,89 |
|
|
-180,33 |
-227,0 |
-207,38 |
-267,13 |
|
|
-137,91 |
-160,76 |
-133,08 |
-181,38 |
|
|
-95,49 |
-94,52 |
-58,77 |
-95,63 |
|
|
-53,06 |
-28,29 |
15,53 |
-9,87 |
|
|
-10,64 |
37,95 |
89,84 |
75,88 |
|
|
31,78 |
104,19 |
164,14 |
161,64 |
|
|
74,2 |
170,42 |
238,45 |
247,39 |
|
|
116,62 |
236,66 |
312,75 |
333,15 |
На основании полученных результатов, можно сделать вывод о большом количестве вариантов распределения усилий в элементах купола, в зависимости от аварийной ситуации, которая повлекла за собой тот или иной вид разрушения. Анализируя полученные результаты, а именно увеличение продольных усилий, при аварийных ситуациях, можно прийти к выводу что при проектировании конструкции подбор сечений необходимо проводить при многовариативной постановке задачи. Так в нашем случае потребовалось произвести корректировку сечений - увеличить их в 1,5 раза по сравнению и исходными. Невозможно одним лишь статическим расчётом предположить изменения распределения усилий и осуществить подбор жесткостных характеристик элементов, не учитывая динамического разрушения конструкции.
Таким образом, внедрение интуитивно простого и понятного алгоритма расчёта купольных покрытий на живучесть крайне необходимо при нынешних темпах внедрения большепролётных, сетчатых конструкций, типа купольных.
Список литературы
1. Самохвалов И.А. Трянина Н.Ю.. Сравнительный анализ работы сетчатых куполов среднего диаметра в зависимости от их формы. Современные тенденции развития науки и технологий //сборник научных трудов по материалам III Международной научно-практической конференции 30 сентября 2015 г.: в 10 ч. - Белгород : ИП Ткачева Е.П., 2015. - Часть VI. - с.101-104
2. Трянина Н.Ю., Тестоедов П.С. Исследование вопроса живучести стальных сетчатых покрытий.//Приволжский научный журнал, №1(33). -2015.- С. 9-15.
Аннотация
Недооценка влияния живучести купольного сетчатого покрытия в статической постановке. Самохвалов И. А., Трянина Н.Ю. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. г. Нижний Новгород, Россия.
Представлено численное исследование работы сетчатого купола в условиях отказа отдельных несущих элементов. Проведён анализ живучести конструкции при удалении тех или иных опорных узлов и элементов, даны заключения по необходимости увеличения первоначальных жесткостных характеристик.
Ключевые слова: сетчатый звездчатый купол, перемещения, продольные усилия, живучесть, динамическое разрушение.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет и конструирование ограждающей конструкции. Геометрические размеры и определение нагрузок на раму, ее статический расчет, подбор сечения и проверка напряжений, оценка устойчивости плоской формы. Конструкции и расчет опорного и конькового узлов.
курсовая работа [951,4 K], добавлен 11.12.2011Определение размеров несущих конструкций. Разбивка сетки колонн и расположение в плане по габаритам здания несущих конструкций. Конструктивное решение крыши и стен. Разработка системы связей продольного и торцевого фахверка. Расчет плиты покрытия.
курсовая работа [278,4 K], добавлен 24.12.2013Выбор несущих конструкций каркаса промышленного здания, компоновка поперечной рамы. Статический расчет рамы, колонны, ребристой плиты покрытия. Определение расчетных величин усилий от нагрузки мостового крана. Комбинация нагрузок для надкрановой части.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 04.10.2015Объемно-планировочные решения торгово-выставочного центра. Оценка доступности сооружений для маломобильных групп населения. Определение геометрических размеров купола. Конструктивное решение купола. Определение усилий в куполе по безмоментной теории.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 12.02.2023Расчет и конструирование основных несущих элементов покрытия: настила и неразрезного прогона. Технико-экономическое сравнение вариантов несущих конструкций здания. Расчет трехшарнирной подкосной рамы. Конструирование ведущих узлов. Меры защиты древесины.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 20.04.2015Определение геометрических размеров сооружения и элементов конструкций. Вычисление нормативных и расчётных нагрузок. Определение нормативных и расчётных нагрузок, прогонов, комбинированных панелей. Статический расчет основных несущих конструкций.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 06.03.2015Конструирование и расчет основных несущих конструкций однопролетного одноэтажного промышленного здания, материалом которых является дерево. Расчеты: компоновка основных несущих конструкций, проектирование плиты покрытия, стропильной фермы, колонны.
курсовая работа [756,6 K], добавлен 04.12.2007Рассмотрение технологических требований к стальной ферме покрытия. Определение расчетной нагрузки. Статический расчет плоской фермы. Унификация и расчет стержней. Конструирование монтажных стыков; выявление деформативности проектированного покрытия.
курсовая работа [698,1 K], добавлен 02.06.2014Обоснование технико-экономических расчетов проектировки покрытия мастерской. Характеристика несущих конструкций - сегментных ферм с клееными, металлическими нижними поясами. Особенности статического расчета элементов фермы, показателей расхода материалов.
курсовая работа [344,0 K], добавлен 22.01.2010Ограждающие конструкции покрытия для неотапливаемого здания. Определение нагрузки на м2 горизонтальной проекции здания. Расчет спаренного прогона, на который опирается двойной дощатый настил. Определение несущей конструкции покрытия в виде клееной балки.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 12.03.2013Расчет конструкции покрытия. Статический расчет щита. Основные геометрические размеры рамы. Сбор нагрузок на раму. Расчет сочетаний нагрузок. Эпюра продольных и поперечных сил по 2 РСН. Подбор сечения полуарки. Проверка прочности биссектрисного сечения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.10.2010Конструктивное решение здания и обеспечение пространственной устойчивости. Конструирование, расчет клеефанерной плиты покрытия, оснований несущей конструкции. Мероприятия по повышению огнестойкости деревянных конструкций, защите от биопоражения.
курсовая работа [810,0 K], добавлен 02.03.2012Конструктивное решение промышленного здания. Расчет стропильной фермы, критерии ее выбора, сбор нагрузок и статический расчет. Подбор сечений стержней фермы. Конструирование и расчет узлов ферм. Расчетные характеристики сварного углового шва металла.
контрольная работа [451,9 K], добавлен 28.03.2011Конструктивная схема каркаса одноэтажного машиностроительного цеха. Компоновка однопролетной рамы. Выбор типа несущих и ограждающих конструкций. Расчет подкрановой балки и подкрановой конструкции в программе "Beam". Статический расчет поперечной рамы.
дипломная работа [274,1 K], добавлен 20.11.2011Расчет холодного покрытия с кровлей из стали, дощатого настила и прогона. Конструирование основной несущей конструкции. Подбор сечений и определение нагрузок на элементы фермы. Расчет узловых соединений, стойки каркаса, закрепления стоек в фундаментах.
курсовая работа [203,3 K], добавлен 28.05.2015Проект двойного дощатого настила под холодную рулонную кровлю по сегментным металлодеревянным фермам. Расчет консольно-балочных прогонов, несущих конструкций покрытия и подбор сечения колонн. Обеспечение жесткости здания при эксплуатации и монтаже.
курсовая работа [443,1 K], добавлен 28.11.2014Проектирование и расчет показателей несущих конструкций одноэтажного однопролетного отапливаемого здания производственного назначения. Плита покрытия с деревянным каркасом и фанерными обшивками, балки покрытия: без армирования и с ним, поперечная рама.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 18.04.2014Расчет строительных конструкций на статические и динамические воздействия. Алгоритм проектирования конструкций, защищенных от прогрессирующего обрушения. Оценка эффективности применения жестких блоков по высоте здания без дополнительных затрат.
диссертация [6,3 M], добавлен 24.10.2010Разработка проекта строительства одноэтажного каркасного производственного здания: стеновые ограждения из панелей "сэндвич", крыша из клеефанерных панелей покрытия. Определение основных размеров несущих конструкций, их статический и конструктивный расчёт.
курсовая работа [255,9 K], добавлен 12.07.2012Компоновка стального каркаса. Расчет настила и прогонов. Сбор нагрузок: сборных, снеговых, ветровых, от мостовых кранов (вертикального давления и поперечного торможения). Статический расчет поперечной рамы. Порядок подбора сечений элементов фермы.
курсовая работа [430,7 K], добавлен 25.06.2014
