В данной статье показано поведение деформированного состояния тонкостенных вальцованных профилей системы MIC-120 при загружении различными видами нагрузок.
Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, деформации арок, ветровая нагрузка, гидростатическое давление, гравитационная нагрузка, арка, свод, компьютерное моделирование.
This article shows the behavior of the deformed state of thin-walled rolled profiles of the MIC-120 system under different types of loads.
Keywords: rolled U-shaped profile of MIC-120 system, deformation of arches, wind load, hydrostatic pressure, gravitational load, arch, arch, computer modeling.
Смоделируем твердотельно в программном комплексе Solid Works арочный вальцованный профиль для изучения деформаций в арке из вальцованных U образных профилях системы MIC-120 [1], [3].
Цель: численное исследование поведения деформированного состояния тонкостенных вальцованных профилей системы MIC-120 при загружении различными видами нагрузок.
Материалы и методы: металлические арочные своды имеют ряд особенностей, обусловленных тонкостенностью профиля, повышенной деформативностью, гибкостью, несимметричностью сечений, гофрировкой полки и стенок профиля при его вальцовке (Рис.1,2) [2], [4]. Смоделируем твердотельно в программном комплексе Solid Works арочный вальцованный профиль для изучения детальной работы свода (Рис.2.). Гофрированность элемента при моделировании создаем с использованием оболочечных конечных элементов, учитывая тонкостенность профиля (Рис.2). Методологической основой исследования является расчет методом конечных элементов [1]. Арочный профиль был рассчитан методом конечных элементов и выявлены распределения перемещений и формы деформаций при следующих видах загружения: ветровое, гравитационное, гидростатическое давление и сосредоточенная нагрузка. Проведены численные эксперименты, по форме повторяющий физический эксперимент.
Для определения форм деформаций и перемещений арочного профиля использовали модели пролетом 9,4м, 15,4м, 18м, 22м и толщиной листа профиля 0,8мм, 1мм, 1,1мм, 1,2мм соответственно, в виде двухшарнирной статически неопределимой арки [1], [3]. Закрепляем связями стенки U-образного профиля из плоскости изгиба, учитывая, что в реальных конструкциях сводов соседние стенки профилей сцеплены и сдерживают друг друга. Поочередно загрузим арку ветровым, гравитационным, гидростатическим давлениями и сосредоточенной нагрузкой в коньке. Загружения приложены к гофрированной полке профиля. Величину нагрузок в зависимости от пролета остается постоянной.
Результаты вычислений по перемещениям и формам деформаций пролетом 9,4м и толщиной листа профиля 0,8мм представлены цветовой графикой на рис. 3–10 (деформаций профиля для наглядности показаны со значительным увеличением).
Рис. 1. Несимметричность поперечного сечения t=0,8–1,1мм.
Рис.2. Гофрированные полки и стенки профиля
Рис. 3. Перемещения при гидростатическом давлении на арку пролетом 9.4м t=0,8мм
Рис.4. Деформации при гидростатическом давлении на арку пролетом 9.4м t=0,8мм
Рис.5. Перемещения при ветровом давление на арку пролетом 9.4м t=0,8мм
Рис.6. Деформации при ветровом давлении на арку пролетом 9.4м t=0,8мм
Рис.7. Перемещения при гравитационной нагрузке на арку пролетом 9.4м t=0,8мм
Рис.8. Деформации при гравитационной нагрузке на арку пролетом 9.4м t=0,8мм
Рис.9. Перемещения при сосредоточенной нагрузке в коньке арки пролетом 9.4м t=0,8мм
Рис. 10. Деформации/перемещения при нагрузке в коньке арки пролетом 9.4м t=0,9мм
Результаты: получены формы деформаций и перемещения при воздействии ветрового, гидростатического, гравитационного давления и сосредоточенной нагрузки в зависимости от величины пролета при неизменной нагрузке.
Обсуждения: при действии различных видов нагрузок определен характер изменения перемещений и форм деформаций.
Выводы: из результатов видно повышенную деформативность и гибкость арки из вальцованного U образного профиля системы MIC-12 обусловленных тонкостенностью и гофрированностью элементов полки и стенок профиля, при нагрузках оказывающих значительное влияние на поведение конструкции нежели собственный вес свода.
Литература:
- Алямовский А. А. SolidWorks компьютерное моделирование в инженерной практике. — СПб: БВХ-Петербург, 2005. — 800с.
- Веселев Ю. А., Карабутов М. С. Особенности влияния ветрового потока, действующего на сводчатые покрытия под разными углами// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2010.- № 4.- С. 11–17.
- Карабутов М. С. Твердотельное моделирование тонкостенных вальцованных профилей металлических сводов// Материалы международной научно-практической конференции «Строительство-2008», -Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, -2008. -С. 55.
- Веселев Ю. А., Карабутов М. С. Экспериментальное изучение поведения свода из вальцованных металлических тонкостенных профилей при действии ветра и сравнение полученных результатов с результатами компьютерного моделирования обдувания свода ветром// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. -2012. — № 2. –С. 72–77.
