Численное определение предельно допустимой нагрузки в своде-арке из вальцованного U-образного тонкостенного профиля по предельным напряжениям, не приводящее к появлению пластического шарнира и потери устойчивости конструкции (полет 18м, подъем 6,5м).

Ключевые слова: напряжения в гофрированных и прямолинейных элементах арки, быстровозводимые бескаркасные арочные здания, легкие конструкции, ангары, MIC-120.

Numerical determination of the maximum permissible load in the arch-arch of a corrugated U-shaped thin-walled profile when loaded with loads.

Keywords: stresses in corrugated arch elements, stresses when working together straight and curved, MIC-120.

Определив предельно допустимые нагрузки на арочный профиль пролетом 18м и стрелой подъема 8.5м уменьшим стрелу подъема до 6.5м для определения поведения изменения предельно допустимой нагрузки и распределения напряжений в конструкции [2], [3].

Материалы и методы: По твердотельной модели, выполненной в программном комплексе Solid Works в виде свода — арки полетом 18м и подъемом 6,5м, загружаемого до возникновения предельных напряжений и определения распределения напряжений в профиле рис.6–7. Напряжения рассчитаны методом конечных элементов с незакрепленными верхними полками из плоскости, что позволит максимально использовать поперечное сечение профиля. Загружение приложено к гофрированной нижней полке профиля (Ry=343232750Н/м2).

Рис. 1.Сечение/расчетная схема (актуальна при работе в своде при малых нагрузках или дополнительном раскреплении свода/профилей из плоскости). Форма загружения и значение предельной нагрузки

Рис. 2. Форма загружения и значение предельной ветровой нагрузки [1]

Рис. 3. Форма загружения и значение предельной ветровой нагрузки по СП20.13330.2011

Рис. 4. Сечение/расчетная схема. Форма загружения и значение предельной нагрузки

Рис. 5. Сечение/расчетная схема. Форма загружения/закрепления и значение предельной нагрузки [1]

Рис. 6. Эпюра распределения нормальных и тангенциальных напряжений при стреле подъема 6,5м(ветровое давление, закр. нижн. полка)

Рис. 7. Эпюра распределения нормальных и тангенциальных напряжений при стреле подъема 6,5 м (гравитационное давление, закр. нижн. полка)

Результаты: численно определили предельно допустимые нагрузки приемлемые 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 загружений предельная нагрузка показана на рис.1–5, при работе по данной расчетной схеме и отсутствие влияния несимметричного поперечного сечения (Мкр). На рис.6, 7 отражено распределение напряжений от ветровой и гравитационной нагрузок, где максимальны напряжения в нижней полке меняются с растяжения на сжатие.

Обсуждения: арка при изменении соотношения пролета к подъему по-разному распределяет напряжения по сечению тонкостенного профиля, обосновывается значительной разницей сжимающих и растягивающих напряжений или не включением одних элементов, или точечной пластичностью более нагруженных частей профиля рис.6,7 [1], [2].

Литература:

1. Веселев Ю. А., Карабутов М. С. Результаты компьютерного расчета величины ветровой нагрузки, действующей на свод из вальцованных профилей// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2019.том15. № 3. -193–200С.
2. Карабутов М. С. Численное определение предельно допустимой несимметричной нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля. // Молодой ученый. — 2020. № 18.
3. Карабутов М. С. Результаты определения предельно допустимой нагрузки на свод-арку из гофрированного U-образного тонкостенного профиля при разных формах загружений. // Молодой ученый. — 2020. № 27.