Анализ работы колонны под действием особых нагрузок | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №22 (260) май 2019 г.

Дата публикации: 29.05.2019

Статья просмотрена: 18 раз

Библиографическое описание:

Ващенко С. В. Анализ работы колонны под действием особых нагрузок // Молодой ученый. — 2019. — №22. — С. 151-153. — URL https://moluch.ru/archive/260/59747/ (дата обращения: 16.12.2019).



Задачей данной работы ставится исследование возможности выключения из работы колонны в результате действия на неё особых воздействий.

Реализация линейных расчетов на особые воздействия врасчетном комплексе SCAD

Удар автотранспортных средств

Согласно [1] нагрузка от столкновения грузовых автомобилей учитывается, как равномерно распределенная по площади ударного контакта на высоте 1 м. Размеры ударного контакта: высота — 0,5 м, ширина (ширина элемента) — 0,4 м.

Расчетное значение эквивалентной квазистатической нагрузки от удара грузовым автомобилем равно 150 kН. Равномерно распределенная нагрузка по площади ударного контакта равна 750 kПа.

В результате в колонне возникает момент 356 kHм. Колонна не теряет несущую способность.

Удар вилочного погрузчика

При расчете удара вилочного погрузчика о несущие конструкции, учитывают эквивалентную статическую нагрузку равную:

,

где φ=5 — коэффициент динамичности;

W — вес погрузчика с максимальным грузом.

Рассматриваем погрузчик Maximal. Вес погрузчика с максимальным грузом 6 т (58,86 kH).

Нагрузка прикладывается на высоте 0,75 м.

В результате в колонне возникает момент 433 kHм. Колонна не теряет несущую способность.

Внутренний взрыв

При проектировании зданий и сооружений, предназначенных для хранения взрывчатых веществ, необходимо учитывать взрывные воздействия. В качестве источника взрыва принят — взрыв газа.

Согласно [1] расчетная нагрузка при взрыве газа, равная 1,1 МПа, учитывается, как статическое давление на несущие и ограждающие конструкции.

В результате в колонне возникает момент 4360 kHм. Колонна теряется несущую способность. Помимо этого, несущую способность теряет стропильная ферма, элементы которой воспринимают слишком большие нагрузки. Верхний пояс — 6112 kH, нижний — -3494 kH.

Реализация расчетов на особые воздействия сучетом физической нелинейности вABAQUS

Для увеличения скорости расчета, рассматривается влияние особых воздействий только на одну колонну.

При расчете железобетонной колонны по нелинейной деформационной модели использована криволинейная диаграмма состояния бетона. Работа бетона на сжатие задаётся 39 параметрическими точками. Работа бетона на растяжение задаётся 6 параметрическими точками.

Удар автотранспортных средств

Согласно [1] нагрузка от столкновения грузовых автомобилей учитывается, как равномерно распределенная по площади ударного контакта на высоте 1 м. Размеры ударного контакта: высота — 0,5 м, ширина (ширина элемента) — 0,4 м.

Расчетное значение эквивалентной квазистатической нагрузки от удара грузовым автомобилем равно 150 kН. Равномерно распределенная нагрузка по площади ударного контакта равна 750 kПа.

В результате колонна имеет небольшие перемещения — 2 мм. Колонна области контакта испытывает напряжения равные 0,8 МПа. возникает момент 4360 kHм. Колонна не теряет несущую способность.

Удар вилочного погрузчика

При расчете удара вилочного погрузчика о несущие конструкции, учитывают эквивалентную статическую нагрузку равную:

,

где φ=5 — коэффициент динамичности;

W — вес погрузчика с максимальным грузом.

Рассматриваем погрузчик Maximal. Вес погрузчика с максимальным грузом 6 т (58,86 kH).

Нагрузка прикладывается на высоте 0,75 м.

Колонна области удара испытывает напряжения равные 34 МПа, что превышает расчетное сопротивление бетона на сжатие. В месте удара происходит раздробление бетона на глубину 73 мм. Колонна не теряет несущую способность.

Внутренний взрыв

Взрыв — процесс молниеносного выделения большого количества энергии. Взрыв порождает ударные волны, на фронте которых происходит скачкообразное изменение давления, температуры и других показателей среды. Воздействие взрывных волн рассматривают, как кратковременную динамическую нагрузку.

Определение массы взрывного боеприпаса

Согласно [2] степени разрушения от действия взрывной волны подразделяются на 4 степени.

Для инициации прогрессирующего обрушения необходимо, чтобы взрывной волной разрушило колонну, что соответствует сильной и полной степеням разрушения.

В [2] приведена таблица зависимостей степеней разрушения от избыточного давления во фронте воздушной ударной волны взрыва боеприпаса. Согласно этой таблице сильная степень разрушения для промышленных зданий с железобетонных каркасов соответствует величине избыточного давления равной 95.

Согласно [3] типовые сборные конструкции, запроектированные без учета действия на них взрывных нагрузок, не должны разрушаться при избыточном давлении равном 3 kПа.

В [4] так же приведена таблица с зависимостью степеней разрушения от избыточного давления. Однако там 3 степени разрушения: полное, сильное и слабое. Полное разрушение для промышленных зданий с железобетонным каркасом происходит при избыточном давлении равном 5–8 МПа.

Расстояние колонны от источника взрыва 2 м. Поверхность пола выполнена из бетона.

В разных источниках избыточное давление находят по-разному. Рассмотрим три варианта нахождения избыточного давления.

Первый вариант — формула М. А. Садовского

Для начала вычисляют приведенный радиус взрыва:

, где МТ — масса боезаряда в тротиловом эквиваленте.

Согласно формуле М. А. Садовского, значение избыточного давления равно:

Второй вариант — формула определения амплитуды избыточного давления на фронте [5].

Третий вариант — воспользоваться справочником проектировщика [4].

Согласно которому при наземном взрыве избыточное давление равно:

Рассмотрим работу конструкции за период 0,1 сек, что позволит проанализировать воздействие взрывной волны до момента её затухания. Для получения избыточного давления равного 1,1 МПа необходим боезаряд массой 4,22 кг в тротиловом эквиваленте.

Колонна испытывает напряжения равные 8,1 МПа, перемещения — 4,2 мм. Колонна не теряет несущую способность.

Анализ проведенных расчетов на особые воздействия показал, что при обговоренных в [1] нагрузках, ударные нагрузки не приводят к разрушению колонны и выключению её из работы. Результаты расчета на воздействия от взрыва разнятся, что может быть связано с учетом физической нелинейности и с упрощениями расчетных схем.

Литература:

  1. СП 296.1325800.2017 «Здания и сооружения. Особые воздействия», M. 2017.
  2. ГОСТ Р 42.2.01–2014 Гражданская оборона. Оценка состояния потенциально опасных объектов, объектов обороны и безопасности в условиях воздействия поражающих факторов обычных средств поражения. Методы расчета. М., 2015.
  3. Пилюгин Л. П. Обеспечение взрывоустойчивости зданий с помощью предохранительных конструкций. 2000.
  4. Рабинович И. М., Коренев Б. Г. Справочник проектировщика. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия. М., 1981.
  5. Набиуллин М. И. Математическая модель расчета амплитуды избыточного давления на фронте ВУВ/ВТУ, Т20, № 3 2017.
Основные термины (генерируются автоматически): избыточное давление, несущая способность, ударный контакт, колонна, максимальный груз, вилочный погрузчик, вес погрузчика, взрывная волна, воздействие, нагрузка.


Похожие статьи

Обоснование конструктивного решения сохранения несущей...

Проведена оценка эффективности применения различных предохранительных конструкций при взрывном воздействии внутри здания. Рассмотрены примеры определения предельных нагрузок на колонну при взрыве боеприпаса различной мощности.

Анализ несущей способности лестничного марша при нагрузках...

Проведем расчет максимальной несущей способности марша на общий изгибающий

- В соответствие с данными расчета несущей способности плиты лестничного марша можно

- Расчетная нагрузка на марш в момент разрушения, помимо собственного веса в размере 706...

Расчет трубобетонных колонн высотного здания и их сравнение...

Существенно уменьшается вес как самого каркаса, так и здания в целом из трубобетонных

2 Расчет несущей способности трубобетонных колонн. Расчет по прочности нормальных сечений

В ходе расчетов было установлено, что на несущую способность трубобетонных...

Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену

стены (пассивное давление) σп; вес грунта на малой консоли подпорной стены Р1; вес грунта по призме обрушения со стороны удерживаемого

При фиксированной временной нагрузке (когда нагрузка приложена на расстоянии а от подпорной стены) нагрузки σqг и σqв, действуют на...

Повышение уровня надежности срабатывания ограничителя...

Частота колебаний груза зависит от его массы, чем больше масса груза, тем меньше частота его колебаний, примерно в прямой пропорции. Увеличение скорости подъема груза также приводит к увеличению коэффициента динамичности, но в зависимости от массы груза.

Модель продольных перемещений заглубленного трубопровода...

Ключевые слова: воздействие взрывной нагрузки, нагрузки на трубопровод, поперечные перемещения трубопровода. При воздействии ударной импульсной нагрузки на заглубленные сооружения (трубопроводы) обычно выделяют три типа деформации: изгиб линейной части

Зависимость несущей способности свайных фундаментов от...

В статье рассматривается влияние фильтрационной консолидации на допустимую нагрузку и несущую способность свайных фундаментов в водонасыщенных глинистых грунтах в строительный период.

Особенности проектирования конвейерной галереи

Статья посвящена проектированию конвейерной галереи. Выполнен краткий обзор компоновочных и конструктивных решений галерей. Рассмотрены общие методики расчета на прочность, устойчивость, деформативность и динамические воздействия пролетных строений...

Комплексная механизация вертикального транспортирования груза

Транспортировка строительных грузов включает погрузку на месте отправления и разгрузку на месте прибытия.

где Dн.мах — максимальный диаметр барабана

В роли дополнительных машин выступают — самосвал по типу КамАЗ 6520 и мини-погрузчик по типу Bobcat S100.

Похожие статьи

Обоснование конструктивного решения сохранения несущей...

Проведена оценка эффективности применения различных предохранительных конструкций при взрывном воздействии внутри здания. Рассмотрены примеры определения предельных нагрузок на колонну при взрыве боеприпаса различной мощности.

Анализ несущей способности лестничного марша при нагрузках...

Проведем расчет максимальной несущей способности марша на общий изгибающий

- В соответствие с данными расчета несущей способности плиты лестничного марша можно

- Расчетная нагрузка на марш в момент разрушения, помимо собственного веса в размере 706...

Расчет трубобетонных колонн высотного здания и их сравнение...

Существенно уменьшается вес как самого каркаса, так и здания в целом из трубобетонных

2 Расчет несущей способности трубобетонных колонн. Расчет по прочности нормальных сечений

В ходе расчетов было установлено, что на несущую способность трубобетонных...

Нагрузки от подвижного состава, действующие на подпорную стену

стены (пассивное давление) σп; вес грунта на малой консоли подпорной стены Р1; вес грунта по призме обрушения со стороны удерживаемого

При фиксированной временной нагрузке (когда нагрузка приложена на расстоянии а от подпорной стены) нагрузки σqг и σqв, действуют на...

Повышение уровня надежности срабатывания ограничителя...

Частота колебаний груза зависит от его массы, чем больше масса груза, тем меньше частота его колебаний, примерно в прямой пропорции. Увеличение скорости подъема груза также приводит к увеличению коэффициента динамичности, но в зависимости от массы груза.

Модель продольных перемещений заглубленного трубопровода...

Ключевые слова: воздействие взрывной нагрузки, нагрузки на трубопровод, поперечные перемещения трубопровода. При воздействии ударной импульсной нагрузки на заглубленные сооружения (трубопроводы) обычно выделяют три типа деформации: изгиб линейной части

Зависимость несущей способности свайных фундаментов от...

В статье рассматривается влияние фильтрационной консолидации на допустимую нагрузку и несущую способность свайных фундаментов в водонасыщенных глинистых грунтах в строительный период.

Особенности проектирования конвейерной галереи

Статья посвящена проектированию конвейерной галереи. Выполнен краткий обзор компоновочных и конструктивных решений галерей. Рассмотрены общие методики расчета на прочность, устойчивость, деформативность и динамические воздействия пролетных строений...

Комплексная механизация вертикального транспортирования груза

Транспортировка строительных грузов включает погрузку на месте отправления и разгрузку на месте прибытия.

где Dн.мах — максимальный диаметр барабана

В роли дополнительных машин выступают — самосвал по типу КамАЗ 6520 и мини-погрузчик по типу Bobcat S100.

Задать вопрос