Численное сравнение напряженно-деформированных состояний арки из вальцованного U-образного профиля и арки с приведенным Т-образным сечением, полученным по редуцированным жесткостным характеристикам определенным твердотельным моделированием | Статья в журнале «Молодой ученый»

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

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №41 (279) октябрь 2019 г.

Дата публикации: 11.10.2019

Статья просмотрена: 58 раз

Библиографическое описание:

Карабутов, М. С. Численное сравнение напряженно-деформированных состояний арки из вальцованного U-образного профиля и арки с приведенным Т-образным сечением, полученным по редуцированным жесткостным характеристикам определенным твердотельным моделированием / М. С. Карабутов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 41 (279). — С. 14-17. — URL: https://moluch.ru/archive/279/62956/ (дата обращения: 16.12.2024).



В данной статье выполнены численные сравнения напряженно-деформированного состояния арки из тонкостенных вальцованных профилей системы MIC-120 и арки с приведенным Т-образным сечением при загружении различными видами нагрузок.

Ключевые слова: вальцованный U-образный профиль системы MIC-120, ветровая нагрузка, гидростатическое давление, гравитационная нагрузка, арка, свод, приведение эквивалентного поперечного сечения, компьютерное моделирование.

Если необходимо моделировать свод в пространстве, при наличии торцевых диафрагм или сложных граничных условиях свода, то нужно задавать оболочку, моделировать оболочку в натуральном виде из вальцованных профилей свода не представляется возможным. Сравним напряжения и перемещения в арках из гофрированного U образного и гладкого Т образного сечений.

Цель: численные сравнения напряженно — деформированного состояния арки из тонкостенных вальцованных профилей системы MIC-120 и арки с приведенным Т-образным сечением при загружении различными видами нагрузок.

Материалы иметоды:

Смоделируем твердотельно в программном комплексе Solid Works арочный вальцованный профиль U образного сечения и арочный гладкий профиль Т образного приведенного сечения пролетом 15,24м. для сравнения напряженно — деформированных состояний в арки [1], [3]. Формы поперечных сечений показаны на рисунке 1. Приведенное Т-образное — эквивалентное сечение с известной редуцированной площадью А и известным редуцированным моментом инерции J определим в соответствии с методикой перехода от U образного сечения к Т образному сечения рассмотренном ранее в статье [3]. Редуцированный момент инерции и площадь получены численными вычислениями, твердотельным моделированием [3]. Арочные профили были рассчитаны методом конечных элементов и выявлены распределения напряжений и перемещений при следующих постоянных видах загружений: ветровое, гравитационное, гидростатическое давление и сосредоточенная нагрузка.

Для определения напряжений и перемещений арочного профиля использовали модель пролетом 15,4м толщиной листа профиля гофрированного профиля 1мм, в виде двухшарнирной статически неопределимой арки [1]. Закрепляем связями стенки профилей 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 профилей. Результаты вычислений по напряжениям и перемещениям в арках представлены цветовой графикой на рис. 1–4.

Рис. 1. Распределение напряжений в гофрированном профиле при гравитационной нагрузке на арку пролетом 15.24м t=1мм

Рис. 2. Эпюра перемещений гофрированного профиля при гравитационной нагрузке на арку пролетом 15.24м t=1мм

Рис. 3. Распределение напряжений в приведенном Т образном профиле при гравитационной нагрузке на арку пролетом 15.24м

Рис. 4. Эпюра перемещений приведенного Т образного профиля при гравитационной нагрузке на арку пролетом 15.24м


Таблица1

Вид

нагрузки

Результаты расчета ввальцованном профиле U

Результаты расчета вприведенном Тобразном профиле

коэффициент условий работы

δ,

мм

σmax,

Н/м2

σmin,

Н/м2

δ,

мм

σmax,

Н/м2

σmin,

Н/м2

Гравитационная

16,7

9,8e+7

-6,6e+6

6,5

2,9e+7

-2,14E+6

2,59

3,34

3,1

Радиальная

0,26

1,14e+7

-2,4e+6

0,54

1,01e+6

-1,29e+5

0,49

11,3

18,44

Ветровая

0,31

7,2e+6

-4,4e+5

16,1

1,15e+8

-9,93e+6

0,02

0,06

0,044

Сосредоточенная

1,14

-1,0e+8

-1,06e+7

57

4,61e+8

-3,65e+5

0,02

-0,22

28,95


Результаты: Исходя из результатов по главным напряжениям и перемещениям получены коэффициенты условий работы вальцованной конструкции, необходимые также для проверки нормативных ограничений (понижающие/повышающие коэффициенты условий работы) по максимальным/минимальным напряжениям и перемещениям (они представлены в таблице 1) [4]. Коэффициент для перемещений вычислен для сравнения перемещений, полученных при натурных испытаниях свода с результатами перемещений, полученных численным расчетом модели оболочки с приведенным сечением.

Литература:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Веселев Ю. А., Карабутов М. С. Приведение вальцованного U-образного профиля с редуцированными жесткостными характеристиками к гладкому тавровому профилю. // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. -2012 год. № 1, -С.30–37.
  4. Веселев Ю. А., Карабутов М. С. К вопросу о надежности тонкостенных металлических сводов из вальцованных профилей//«Строительство-2013» «Современные проблемы промышленного и гражданского строительства» «материалы международной научно-практической конференции». -Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2013. -43с.
Основные термины (генерируются автоматически): гравитационная нагрузка, арка пролетом, гидростатическое давление, гофрированный профиль, образное сечение, распределение напряжений, коэффициент условий работы, образной профиль, приведенное Т-образное сечение, различный вид нагрузок.


Похожие статьи

Численный анализ работы арки из вальцованного U-образного профиля с результатами численных данных прямолинейного вальцованного металлического тонкостенного профиля

В данной статье показано распределение напряжений тонкостенных вальцованных арочных профилей.

Анализ деформаций нагелей в карнизном узле трехшарнирной рамы из LVL на металлических нагелях, расставленных по концентрическим окружностям

В статье проведен анализ распределения напряжений в поле карнизного узла трехшарнирной рамы из LVL на металлических нагелях, расставленных по концентрическим окружностям. Составлена конечно-элементная модель полурамы, проведен численный эксперимент, ...

Характер образования пластических деформаций в толстых железобетонных балках

В данной статье описывается характер возникновения пластических деформаций бетона в железобетонных балках с большой высотой поперечного сечения. Проводятся расчеты определенного количества толстых балок по нормальным и наклонным сечениям с целью опре...

Влияние учета реальной работы узлов на напряженно-деформированное состояние элементов башенной конструкции

На примере расчета металлической башни из трубчатых профилей оценена степень влияния конфигурации узлов на напряженно-деформированное состояние элементов. Рассмотрены расчетные модели башен с тремя видами узлов: жесткие, узлы с угловыми шарнирами, а ...

Результаты определения перемещений круговой арки от гравитационной нагрузки

В продолжении теоретического исследования холодногнутых вальцованных металлических профилей системы MIC-120, и создания методики их расчета определим перемещения в буквенном выражении от M, N, Q.

Анализ статических и динамических характеристик рамной балки, усиленной углепластиком на основе ANSYS

Для исследования статических и динамических характеристик рамной балки, армированной углепластиком, была создана трехмерная конечно-элементная модель с помощью программного обеспечения FEM ANSYS. Рамная балка в неармированном, армированном углепласти...

Результаты определения перемещений круговой арки от ветровой нагрузки

В продолжении теоретического исследования холодногнутых вальцованных металлических профилей системы MIC-120, определим перемещения в буквенном выражении от M, N, Q.

О дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона при расчете по нелинейной деформационной модели

В статье рассмотрены особенности дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона по толщине при реализации расчета по деформационной модели. Приведены указания по трансформации выражений, определяющих жест...

Особенности проектирования С-образных профилей на изгиб и сжатие

Для снижения стоимости строительства новых промышленных зданий необходимо снизить материалоемкость строительных конструкций. Одним из способов решения этой задачи является оптимальное распределение материала по площади поперечного сечения в зависимос...

Влияние податливости узлов на напряженно-деформированное состояние каркаса

Приведены исследования влияния податливости узлов баз колонн на напряженно-деформированное состояние каркаса. Цель исследования — определить влияние фактической работы опорных узлов колонн на напряженно-деформированное состояние каркаса. Цель достига...

Похожие статьи

Численный анализ работы арки из вальцованного U-образного профиля с результатами численных данных прямолинейного вальцованного металлического тонкостенного профиля

В данной статье показано распределение напряжений тонкостенных вальцованных арочных профилей.

Анализ деформаций нагелей в карнизном узле трехшарнирной рамы из LVL на металлических нагелях, расставленных по концентрическим окружностям

В статье проведен анализ распределения напряжений в поле карнизного узла трехшарнирной рамы из LVL на металлических нагелях, расставленных по концентрическим окружностям. Составлена конечно-элементная модель полурамы, проведен численный эксперимент, ...

Характер образования пластических деформаций в толстых железобетонных балках

В данной статье описывается характер возникновения пластических деформаций бетона в железобетонных балках с большой высотой поперечного сечения. Проводятся расчеты определенного количества толстых балок по нормальным и наклонным сечениям с целью опре...

Влияние учета реальной работы узлов на напряженно-деформированное состояние элементов башенной конструкции

На примере расчета металлической башни из трубчатых профилей оценена степень влияния конфигурации узлов на напряженно-деформированное состояние элементов. Рассмотрены расчетные модели башен с тремя видами узлов: жесткие, узлы с угловыми шарнирами, а ...

Результаты определения перемещений круговой арки от гравитационной нагрузки

В продолжении теоретического исследования холодногнутых вальцованных металлических профилей системы MIC-120, и создания методики их расчета определим перемещения в буквенном выражении от M, N, Q.

Анализ статических и динамических характеристик рамной балки, усиленной углепластиком на основе ANSYS

Для исследования статических и динамических характеристик рамной балки, армированной углепластиком, была создана трехмерная конечно-элементная модель с помощью программного обеспечения FEM ANSYS. Рамная балка в неармированном, армированном углепласти...

Результаты определения перемещений круговой арки от ветровой нагрузки

В продолжении теоретического исследования холодногнутых вальцованных металлических профилей системы MIC-120, определим перемещения в буквенном выражении от M, N, Q.

О дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона при расчете по нелинейной деформационной модели

В статье рассмотрены особенности дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона по толщине при реализации расчета по деформационной модели. Приведены указания по трансформации выражений, определяющих жест...

Особенности проектирования С-образных профилей на изгиб и сжатие

Для снижения стоимости строительства новых промышленных зданий необходимо снизить материалоемкость строительных конструкций. Одним из способов решения этой задачи является оптимальное распределение материала по площади поперечного сечения в зависимос...

Влияние податливости узлов на напряженно-деформированное состояние каркаса

Приведены исследования влияния податливости узлов баз колонн на напряженно-деформированное состояние каркаса. Цель исследования — определить влияние фактической работы опорных узлов колонн на напряженно-деформированное состояние каркаса. Цель достига...

Задать вопрос