Численное определение предельно допустимой нагрузки в своде-арке из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении несимметричными нагрузками.
Ключевые слова: напряжения в гофрированных и прямолинейных арочных элементах, быстровозводимые бескаркасные арочные здания, легкие конструкции, ангары, MIC-120.
Numerical determination of the maximum permissible load in the vault-arches made of a corrugated U-shaped thin-walled profile when loaded with asymmetric loads.
Keywords: stresses in corrugated and rectilinear arch elements, prefabricated frameless arched buildings, light structures, hangars, MIC-120.
Определив предельно допустимые постоянные и ветровые нагрузки на профиль, определим предельно допустимую несимметричную нагрузку на профиль при различных схемах загружений по предельно допустимым нормальным напряжениям, в своде — арке Рис.1, закрепленного из плоскости в нижней полке, как элемент свода [1], [3]. Под предельной нагрузкой принято возникновение напряжений выше предельно допустимых значений, не приводящее к появлению пластического шарнира и потери устойчивости конструкции (за предельное напряжение принято 343232750Н/м2).
Материалы и методы: По твердотельной модели, выполненной в программном комплексе Solid Works в виде свода — арке полетом 18м и подъемом 8,5м из вальцованного профиля U образного сечения, загрузим нагрузками для определения распределения напряженно деформированного состояния свода и предельно допустимой нагрузки с закреплением из плоскости. Арочные профили были рассчитаны методом конечных элементов с незакрепленными верхними полками из плоскости, что позволит максимально использовать поперечное сечение профиля. Загружение приложено к гофрированной нижней полке профиля.
Рис. 1. Сечения/расчетная схема для определения предельно допустимых нагрузок на свод.
|
толщина профиля, мм |
напряжения (норм) МАХ,Н/м2 |
Напряжения (норм) МIN, Н/м2 |
напряжения (танг) МАХ,Н/м2 |
напряжения (танг) МIN, Н/м2 |
величина нагрузки, Н/мм2 |
перемещения вплоскости,мм |
МАХперемещ.стенок из плоскости,мм |
|
1мм. |
2.58E+08 |
-3.43E+08 |
2.07E+08 |
-1.84E+08 |
0.0027011 |
84.5 |
4.2 |
|
0.6мм(а) |
3.43E+08 |
-1.38E+08 |
5.79E+07 |
-5.67E+07 |
0.0001055 |
43.2 |
1.0 |
|
1.2мм |
3.43E+08 |
-1.44E+08 |
5.41E+07 |
-4.19E+07 |
0.0002961 |
38.0 |
0.9 |
|
0.6мм |
3.43E+08 |
-1.38E+08 |
6.77E+07 |
-9.29E+07 |
0.0013347 |
65.6 |
12.4 |
Рис. 2. Форма загружения, эпюра распределения перемещений и нормальных, тангенциальных напряжений
Рис. 3. Форма загружения, эпюра распределения перемещений и нормальных, тангенциальных напряжений
Рис. 4. Форма загружения, эпюра распределения перемещений и нормальных, тангенциальных напряжений
Результаты: численно определили предельно допустимые нагрузки при соприкасающихся нижних полках профилей в своде и при загружении свода не по всей длине, так как незагруженные профили с противоположной стороны направления верхних полок обеспечивают закрепление показанное на рис.1, при небольших нагрузках. В зависимости от формы зугружений предельная нагрузка отражена в таблице, эпюры распределения напряжений/перемещений показаны на рис.2–4, на которых отражена работа нижней/верхних, гофрированных/прямолинейных участков при работе по данной расчетной схеме и отсутствие влияния несимметричного поперечного сечения(Мкр)(приблизительная величина предельно допустимой нагрузки по напряжениям (вычислена интерполяцией по одинаковым формам перемещений)). Предельные нагрузки приемлемы при условии закрепления всего поперечного сечения в узлах закрепления.
Обсуждения: данные нагрузки уместны при данном соотношении стрелы подъема к пролету с закреплением всего поперечного сечения в основании, при данном пролете 18м и стрелой подъема 8.5м.
Литература:
- Карабутов М. С. Численное определение критической нагрузки по предельным перемещениям и напряжениям арки из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при загружении гравитационной нагрузкой // Молодой ученый. — 2019. — № 43. — С. 19–22 — URL
- Карабутов М. С. Численное определение предельно допустимой нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля. // Молодой ученый. — 2020. — № 10.
- Карабутов М. С. Численное определение предельно допустимой ветровой нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля. // Молодой ученый.
