В настоящей статье рассматривается два варианта монтажа геодезического купола, анализируются величины изменения усилий между проектной схемой купола и схемой, полученной по завершении монтажа конструкции, оценивается влияние появляющихся усилий в процессе монтажа на окончательное напряженно-деформированное состояние купола.
Ключевые слова: купол, геодезический купол, большепролетные конструкции, монтаж купола, внутренние усилия.
На данном этапе развития и усовершенствования технологий строительства огромную популярность приобретают большепролетные пространственные стержневые конструкции. К одной из таких конструкций относится геодезический купол. Такие конструкции считаются достаточно сложными при обычном расчете на проектные нагрузки. Кроме этого, их возведение в окончательное проектное положение является задачей не из легких. Необходимо ещё до проекта производства работ заранее рассмотреть и смоделировать в программном комплексе наиболее приемлемый способ монтажа, таким образом, чтобы усилия внутри элементов изменялись минимально, изучить различные схемы монтажа каркаса стержневой конструкции, по возможности использовать укрупнительную сборку для последующего монтажа.
Вследствие работы конструкций при монтаже геодезических купольных каркасов по расчетным схемам, отличающихся от проектной схемы, в стержнях каркасов могут возникать монтажные усилия.
Для проведения исследования по данной задаче запроектирована компьютерная модель геодезического металлического односетчатого купола. Пролет схемы составляет 32 м, профиль сечений — трубный 28х6, сопряжение в узлах жесткое. Чтобы получить более точные результаты в расчетных схемах задана нагрузка от собственного веса. Нагрузка от собственного веса приложена согласно СП 20.13330.2011 [1]. Прочностные расчеты проведены согласно СП 16.13330.2017 [2]. Учитывались только усилия растяжение — сжатие, без моментов, т.к величины моментов малы в сравнении с усилиями растяжение — сжатие. Поддерживающие леса закреплены в узлах шарнирно.
Варианты монтажа купола: вариант 1 — поэтапный монтаж, укрупнительная сборка на земле по каждому ярусу, поддерживающие леса на каждый ярус конструкции; вариант 2 — поэтапный монтаж, укрупнительная сборка на земле каждые два яруса, поддерживающие леса через ярус.
Исследования проводились на компьютерных моделях в программе «LIRA-SAPR». Расчет осуществлялся по линейному статическому методу с использованием системы «Монтаж».
Для металлических элементов опасность представляет усилие сжатия, в связи с этим в окончательных схемах рассматривалось изменение усилий сжатия в кольцевых элементах и в стержнях решетки.
На рис. 1 представлены проектные усилия, возникающие в куполе от собственного веса.
Рис. 1. Проектные усилия, возникающие в куполе от собственного веса
Вариант 1. Поэтапный монтаж, поддерживающие леса на каждый ярус. На рис. 2 представлена расчетная схема при монтаже по варианту 1, на рис. 3 представлены окончательные усилия.
Рис. 2. Расчетная схема для монтажа по первому варианту
Рис. 3. Полученные окончательные усилия по монтажу для первого варианта
Вариант 2. Монтаж через ярус, поддерживающие леса через ярус. На рис. 4 представлена расчетная схема при монтаже по варианту 2, на рис. 5 представлены окончательные усилия.
Рис. 4. Расчетная схема для монтажа по второму варианту
Рис. 5. Полученные усилия по монтажу для второго варианта
Рассмотрев два варианта монтажа купола можно сделать выводы: при монтаже купола по варианту 1 в элементах кольца усилия выросли в 1,5 раза по сравнению с проектной схемой, в наиболее сжатых элементах решетки величина усилий выросла в 1,7 раза; при монтаже купола по варианту 2 в элементах кольца усилия выросли в 1,8 раза, в наиболее сжатых элементах в 2 раза по сравнению с проектной схемой; способ монтажа влияет на общее НДС конструкции, в данном случае, при монтаже со сплошных опор в сравнении с проектной схемой изменения являются менее значительными, чем при монтаже с поддерживающими опорами через ярус; расчет на усилия, возникающие при монтаже, необходим.
Литература:
- СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.09*-91. М., Минрегион, 2011. 9 с.
- СП 16.13330.2017 СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная версия СНиП II-23–81* Министерство регионального развития России. М.: ОАО «ЦПП», 2017. 97 с.
