Рациональное очертание стальной арки

Проектирование металлических конструкций, применение рационального очертания и эффективных типов профилей металлических конструкций. Расчет реакций опор, эпюра моментов. Анализ рациональной формы арки при снеговой нагрузке, проблема в поиске лучшей формы.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 19.12.2019
Размер файла 437,5 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://www.allbest.ru/

Рациональное очертание стальной арки

Гаврилов А.А.

Арка представляет собой одно из старейших типов сооружений. Еще в далеком прошлом человечество применяло обычные арки, а в древнеримском и средневековом строительстве арочные мосты были наиболее распространенными системами.[1]

При проектировании металлических конструкций необходимо выбрать технически рациональный и экономически эффективный вариант конструкции. Чтобы сооружение отвечало этим требованиям необходимо применять рациональное очертание и эффективные типы профилей металлических конструкций. Арочные конструкции из металлического тонкостенного профиля имеют целый ряд преимуществ и обладают хорошими показателями, которые по стоимости и расходу стали в сегменте лёгких универсальных промышленных зданий превосходят многие другие[2]. С развитием индустрии ЛСТК стало необходимым найти рациональные формы арок из тонкостенных профилей с учетом загружения различными силами. металлическая конструкция арка нагрузка

Для того чтобы сооружение отвечало требованиям экономичности при проектировании необходимо применять рациональное очертание и эффективные типы профилей металлических конструкций.[3]

Также ставится практическая задача по понижению общих затрат на полный цикл создания арочной конструкции, кроменаучной задачи по уменьшению металлоемкости. Спецификой арок служит большой пролет.Из этого вытекает установка монтажных стыков по ее длине, так как необходимо соблюститребования экономичной транспортировки от завода-изготовителя ЛСТК до строительной площадки.

Использование данных конструкций имеет ряд достоинств, таких как:

· экономичность;

· не требуют массивных фундаментов;

· не требуется грузоподъёмное оборудование;

· высокая скорость сборки;

· низкая теплопроводность ЛСТ термопрофилей;

· всесезонный монтаж.

Однако такое важное свойство, как легкость может заметно сказаться на несущей способности конструкции. Поэтому конструкции перед внедрением в строительство проходят тщательный анализ по несущей способности [4].

Эксплуатация арочных конструкций из тонкостенных профилей в течение последних летстала более востребованной. Однако теоретические аспекты рационального проектирования данных конструкций не всегдапринимается во внимание, так как основной задачей остается снижение металлоемкости каркаса, следовательно, наиболее подходящий способ решения - использование арок оптимальной формы.

Проблема в поиске наилучшей формы состоит в следующем:

1. Многовариантность загружений вынуждает искать синтезированные формы арок, что является сложной математической задачей, связанной с вероятностной природой нагрузок и воздействий.

2. Чаще всего рациональная ось арки не является параболой или сегментом круга, из-за этого следует рассчитывать оси отдельно под каждое загружение, так как аналитическое задание такой оси отсутствует в литературе.[5] металлическая конструкция арка нагрузка

Исследование проводилось обучающимися с целью реализации ключевых компетенций [6, 7].

В статье представлен возможный метод нахождения рациональной оси арочной конструкции из ЛСТ-профилей под многовариантные загружения, в основе которого лежит упрощение для легких подъемистых арок, при которых разрешается не принимать во внимание влияние собственного веса. Данный расчет поможет определить рациональные оси арок любых габаритов.

Расчетная схема выражается изогнутым стержнем стального тонкостенного профиля (рисунок 1). В арках было использовано составное сечение из двух гнутых швеллеров, соединенных для совместности работы прокладками. В схеме изображено данное составное сечение одним стержнем, отчего особенности совместной работы швеллеров не учитываются.

Рисунок 1 - Расчет реакций опор

Рисунок 2 - Представим арку в виде балки

Анализируя рациональную форму арки при снеговой нагрузке, можем сделать вывод, что из всех загружений именно снеговая нагрузка имеет решающую роль, в связи с её интенсивностью и влиянием на эпюру изгибаемого момента.

Выполнены необходимые расчеты:

1. Найдены реакции опор (рисунок 2)

(1)

(2)

- (3)

(4)

2. Построены эпюры сил, моментов и нормальных напряжений (рисунок 3).

3. Определены координаты точек

(5)

Координаты сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Координаты точек

х

0

1

2

4

6

8

9

10

у

0

2,29

3,61

4,97

5,03

3,16

1,9

0

4. По произведенным расчетам рациональной оси арки, был построен график функции, произведен расчет на прочность и определены возможные минимальные размеры арки в зависимости от стрелы через программу Excel (рисунок 4).

Рисунок 3 - Эпюра моментов

Рисунок 4 - Окно расчета значений

Использование надстройки «Поиск решения» позволило определить рациональное значение стрелы подъема. В качестве критерия оптимизации выступала масса арки[8].

Таким образом, арочные конструкции из легких стальных тонкостенных профилей эксплуатируются в строительстве большепролетных зданий. Их применение обусловлено наименьшей металлоемкостью среди пролетных конструкций - балок и ферм. Целью работы являлось снижение металлоемкости арки за счет придания ей рациональной оси.

Итак, автоматизировав расчеты, можно сделать следующие выводы:

1. Придавая оси арки рациональный вид, понижается металлоемкость арки.

2. Рассматривая различные варианты загружений, следует проводить синтез рациональных осей под весь спектр нагрузок и воздействий.

Список литературы

1. Беленя, Е.И. Металлические конструкции. Общий курс : учебник длявузов/ Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др. 6-е изд., перераб. и доп. - М. : Стройиздат, 1986. - 560 с.

2. Ватин Н.И., Жмарин Е.Н., Куражова В.Г., Усанова К.Ю. Конструирование зданий и сооружений. Легкие стальные тонкостенные конструкции: учеб. Руководство / СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. -266 с.

3. Щербина В. А., Артебякина Г. И., Мамутов Ф. А. Рациональная форма лёгких арочных конструкций // Молодой ученый. -- 2016. -- №26. -- С. 101-105. -- URL https://moluch.ru/archive/130/36033/ (дата обращения: 04.12.2018).

4. Рыбаков В. А., Гамаюнова О. С. Напряженно-деформированное состояние элементов каркасных сооружений из тонкостенных стержней // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2013. № 7 (12). С. 79-123.

5. Турчаненко А.К. Рациональное очертание стальной тонкостенной арки с симметричным сечением //СПб.: 2015. -- 95 с.

6. Кудина, Л.И. Научно-методические аспекты формирования ключевых компетенций при изучении курса теоретической механики / Л.И.Кудина, А.А.Гаврилов // В сборнике: Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: Материалы Всероссийской научно-методической конференции. - 2014. - С. 337-340.

7. Морозов, Н.А. Формирование компетенций, связанных с самостоятельным решением задач / Н.А. Морозов, А.А.Гаврилов // В сборнике: Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры:Материалы Всероссийской научно-методической конференции. - 2014. - С. 377-379.

8. Гребенюк, Г.И.Решение задач расчета и оптимизации тонкостенных многопролетных балок с учетом влияния вторичных сдвигов / Г.И. Гребенюк, А.А.Гаврилов // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. -2016. - № 4 (44). - С. 158-168.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Достоинства и недостатки металлических конструкций. Классификация нагрузок и воздействий. Области применения и номенклатура металлических конструкций. Физико-механические свойства стали. Расчет металлических конструкций гражданских и промышленных зданий.

    презентация [17,3 M], добавлен 23.02.2015

  • Характеристика профилей, применяющихся при сооружении металлических конструкций. Критерии и обоснование выбора стана для проката профиля, необходимое оборудование и технология проката и калибровки. Методика расчета энергосиловых параметров прокатки.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.11.2009

  • Определение геометрических размеров колонны, выбор материала, оценка прочностных характеристик и анализ полученных результатов. Специфика конструкций, изготовленных из металлических деталей, соединенных сваркой. Преимущества сварных конструкций.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.05.2023

  • Периоды развития металлических конструкций. Определение усилий в стержнях рамы, нагрузки на ригель, реакций опоры. Приведение внешней нагрузки на ригель к узловой. Расчет рамы на постоянную, ветровую и снеговую нагрузку. Подбор сечения стержней рамы.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.02.2013

  • Расчет клеефанерной панели. Вычисление изгибающих моментов при загружении арки. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования. Определение высоты опорного швеллера. Расчет и конструирование колонны. Методы и способы крепления колонны к фундаменту.

    курсовая работа [207,1 K], добавлен 14.02.2015

  • Общая характеристика металлических листовых конструкций. Номенклатура резервуаров: эксплуатационные и производственные требования, предъявляемые к ним. Основные особенности листовых конструкций по сравнению с другими металлическими конструкциями.

    презентация [6,2 M], добавлен 19.08.2013

  • Строение пролетных и концевых балок мостового крана, преимущества коробчатой конструкции. Трехгранные и трубчатые пролетные строения. Конструктивные схемы стоек опор козловых кранов. Материалы для изготовления крановых металлических конструкций.

    презентация [7,5 M], добавлен 09.10.2013

  • Монтаж металлоконструкций. Принципы организации монтажных работ. Подготовительные работы. Подготовка и приемку фундаментов. Подъем, установка и выверка технологических металлоконструкций. Укрупнительная сборка и устойчивость монтируемых конструкций.

    реферат [151,3 K], добавлен 15.09.2008

  • Производство металлических пен из расплавов металлов. Свойства пеноалюминия и пеноникеля. Применение металлических пен в машиностроении, космических технологиях, строительстве и медицине. Их использование для уменьшения концентрации нежелательных ионов.

    курсовая работа [586,3 K], добавлен 07.01.2014

  • Влияние масштабного коэффициента на сопротивление усталости. Разработка конструкций вала, подбор шпонок, подшипников. Определение усилий в зацеплении. Расчёт на совместное действие изгиба. Эпюра крутящих моментов. Корректировка диаметров, перерасчет.

    курсовая работа [799,7 K], добавлен 19.10.2012

  • Определение расчетной нагрузки и реакции опор. Построение эпюры поперечных сил методом характерных точек. Определение необходимого осевого момента сопротивления из условия прочности, оценка рациональной формы поперечного сечения в опасном сечении балки.

    контрольная работа [290,8 K], добавлен 09.08.2010

  • Кинематический анализ статически определимых стержневых систем, проектирование их поэтажных схем. Вычисление степени статической неопределимости. Расчет опорных реакций и усилий в стержнях. Построение эпюр участков, моментов, поперечных и продольных сил.

    контрольная работа [3,6 M], добавлен 07.02.2014

  • Кинематический расчет привода. Расчет зубчатых передач, выбор материалов колес и допускаемых напряжений. Определение цепной передачи, валов, реакций опор и изгибающих моментов в сечениях вала. Расчет долговечности подшипников и валов на прочность.

    курсовая работа [865,6 K], добавлен 15.05.2012

  • Постановка задачи расчета вала. Определение силы реакций в подшипниках, эпюры на сжатых волокнах. Построение эпюры крутящих моментов. Определение суммарных реакций в подшипниках, их грузоподъемности по наиболее нагруженной опоре и его долговечности.

    курсовая работа [111,3 K], добавлен 26.01.2010

  • Сварка как основной технологический процесс в промышленности. Характеристика материалов сварных конструкций. Виды сварных швов и соединений. Характеристика типовых сварных конструкций. Расчет на прочность и устойчивость при разработке сварных конструкций.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.09.2011

  • Технический процесс, применение, спекание и окончательная обработка порошковых изделий. Технология производства и свойства металлических порошков. Особенности формования заготовок из порошковых материалов. Сущность и эффективность порошковой металлургии.

    контрольная работа [871,3 K], добавлен 30.03.2010

  • Применение и классификация стальных труб. Характеристика трубной продукции из различных марок стали, стандарты качества стали при ее изготовлении. Методы защиты металлических труб от коррозии. Состав и применение углеродистой и легированной стали.

    реферат [18,7 K], добавлен 05.05.2009

  • Изготовление сварных конструкций. Определение усилий стержней фермы по линиям влияния. Проектирование количества профилей уголков. Подбор сечения стержней. Расчет сварных соединений. Назначение катетов швов. Конструирование узлов и стыков элементов ферм.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 04.11.2014

  • Выбор материала для несущих элементов конструкции. Определение размеров поперечного сечения пролетных балок мостов крана. Проверочный расчет на прочность и конструктивная проработка балок. Размещение ребер жесткости. Проверка местной устойчивости стенок.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.05.2014

  • Определение нагрузки и расчетных усилий, воспринимаемых балками настила до и после реконструкции здания. Подбор сечения балки настила и характеристики выбранного двутавра. Методика усиления балки увеличением сечения. Расчет поясных швов и опорного узла.

    контрольная работа [369,8 K], добавлен 20.09.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.