Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Драчевский Станислав Васильевич

Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков
<
Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Драчевский Станислав Васильевич. Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.01 Красноярск, 2006 196 с. РГБ ОД, 61:07-5/305

Содержание к диссертации

Введение

1. Опыт применения в конструкциях зданий пространственных монометаллических на основе профилированного листа и металлодеревянных блоков ... 8

1.1. Кровельные панели с применением профилированных листов 8

1.2. Каркасные покрытия с частичным включением в работу профлистов, выполняющих ограждающие функции 11

1.3. Пространственные системы, в которых верхний несущий пояс выполнен только из профлиста 14

1.4. Конструкции с предварительно напряжённым верхним несущим поясом из профилированного листа 19

1.5. Деревометаллические блок-фермы , 24

1.6. Выводы по главе 34

2. Конструктивные решения пространственных трансформируемых секций зданий-укрытий и ферм покрытий 35

2.1, Пространственные блок-фермы из линзообразных блоков 36

2.1.1. Общая характеристика 36

2.1.2. Линзообразный блок с поясами из стандартного металлического Профилированного настила 38

2.1.3. Нижний пояс и решётка пространственной блок-фермы 40

2.1.4. Узлы сопряжения 42

2.2, секции зданий-укрытий из пространственных деревометаллических блоков 46

2.2.1. Общая характеристика 46

2.2.2. Линзообразный блоке поясами из древесины 47

2.2.3. Опорные узлы и затяжка пространственной блок-арки 49

2.3, выводы по главе 53

3. Численные исследования блок-секций зданий, сформированных из линзообразных блоков 54

3.1. Обобщённый алгоритм статического расчёта 54

3.2, цели и задачи численньїх исследований 58

3.3. Методика численных исследований 59

3.4. Исследование форм потери устойчивости деревометаллической блок-арки 60

3.5. Анализ ндс пространствеииой деревометаллической блок-арки, Сформированной из трех блоков 64

3.5.1. Симметричное загружение 65

3.5.2. Несимметричное загружение 67

3.5.3. Исследование влияния симметричности рамки-стойки в Пространственном блоке 71

3.5.4. Влияние неточности монтажа опорных конструкций на напряженно-Деформированное состояние блок-арки 73

3.5.5. Исследование распределения напряжений по сечению блока в Приопорной зоне 75

3.6. Металлодеревянный блок 79

3.6.1. Исследование выгиба металлодеревянного блока 79

3.6.2. Расчет металлодеревянного блока по пространственной схеме 83

3.7. Монометаллический блок , 85

3.8. Выводы по главе 97

4. Экспериментальные исследования фрагмента пространственной блок-арки 98

4.1. Общие положения 98

4.2. Приборы и оборудование 98

4.3. Последовательность и особенности сборки опытной конструкции 99

4.3.1. Испытательный стенд 99

4.3.2. Изготовление элементов конструкции 105

4.3.3. Сборка блока 106

4.4. Статические испытания

4.5. Результаты испытаний 115

4.6. Выводы по главе 131

5. Рекомендации по расчету, конструированию и изготовлению арки из пространственных блоков с поясами из древесины 132

5.1. Общие положения 132

5.2. Область применения 132

5.3. Материалы , 133

5.4. Конструирование и расчёт 133

5.4.1. Указания по конструированию 133

5.4.2. Указания по расчёту 135

5.5. Изготовление 137

5.6. Меры защиты 138

6. Технико-экономическая эффективность применения арки из пространственных блоков с поясами из древесины 140

6.1. Расчёт технико-экономических показателей 140

6.2. Выводы 156

7. Общие выводы 157

8. Список использованных источников 159

Акты о внедрении результатов нир 169

Приложения

Введение к работе

Актуальность. В современных экономических условиях при активном развитии мелких и средних предприятий, с прогнозируемым бурным ростом нефте- и газодобычи в северных районах Красноярского края, где нет развитой стройиндустрии, потребность в быстровозводимых, легко трансформируемых и транспортируемых облегченных строительных конструкциях и модульных зданиях возрастает. Один из путей решения указанной проблемы - разработка и использование эффективных пространственных формообразований из стандартного металлического профилированного листа или комбинированных металлодеревянных конструкций с подобной пространственной структурой.

В таких конструктивных формах в полной мере исполвзуются прочностные свойства материала за счет совмещения ограждающих и несущих функций.

Цель работы: разработка нового типа конструктивной формы большепролетных трансформируемых блок-секций зданий - укрытий и конструкций покрытий, обладающих пониженной материалоёмкостью и трудоёмкостью изготовления и монтажа.

Цель достигается включением в структуру конструктивной формы пространственных блоков, каждый из которых выполнен из двух взаимовыпуклых в продольном направлении либо профилированных листов, либо слоев деревянных досок, соединенных пространственной стержневой решеткой.

Основные задачи:

- проанализировать и обобщить опыт конструкторских разработок в направлении предпринятых автором исследований;

- разработать конструкцию предварительно напряженного двухслойного пространственного арочного покрытия с поясами из деревянных досок или профлиста, соединенных пространственной стержневой решеткой; - провести численные исследования напряженно-деформированного состояния блок-секций с учетом их конструктивных особенностей и варьируемых параметров: количества линзообразных блоков, пролёта, высоты, величины выгиба поясов;

- разработать конструкцию испытательного стенда;

- провести экспериментальные исследования линзообразного блока, изготовленного в натуральную величину;

- разработать рекомендации по конструированию, расчету и изготовлению блок-секций арочного покрытия с поясами из деревянных досок.

Научная новизна:

- принципы формообразований пространственных блоков - под структур более сложной пространственной системы, Последняя может быть использована как крупноразмерный элемент либо конструкции покрытия здания, либо здания - укрытия;

- обоснование расчетной модели и алгоритма расчета;

- экспериментально-теоретические обоснования нового типа большепролетных конструкций,

Практическая ценность:

- конструктивные решения отдельных пространственных комбинированных металлодеревянных блоков и узлов их сопряжения при формировании сборно-разборных блок секций;

- анализ технико-экономической эффективности;

- указания по изготовлению, монтажу и эксплуатации конструкций.

Достоверность обусловлена соответствием результатов численных решений и экспериментальных данных. На защиту выносятся:

- конструктивное решение предварительно напряженного двухслойного пространственного арочного покрытия с поясами из деревянных досок или профлиста, соединенных пространственной стержневой решеткой;

- результаты численных исследований по пространственной и плоской схемам блок-секции преднапряжённого двухпоясного арочного покрытия с поясами из деревянных досок или профлиста, соединенных пространственной стержневой решеткой, а также инженерная методика расчёта,

- конструктивное решение и рекомендации по изготовлению испытательного стенда;

- методика и результаты натурных испытаний отдельного пространственного блока,

- рекомендации по проектированию, расчёту и изготовлению разработанных пространственных конструкций.

Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы представлялись на международной научно-практической конференции «Реконструкция - Санкт-Петербург 2005», на Всероссийской научно-практической конференции «Сибири - новые технологии в архитектуре, строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве», Красноярск, 2005 г., на третьей межрегиональной научно-технической конференции «Строительство: материалы, конструкции, технологии», Братск, 2005 г.

Рекомендации по проектированию и рабочие чертежи переданы в красноярский Горпроект для использования в проектных решениях складских помещений. Результаты исследований также используются в учебном процессе- для студентов специальности 2903 "Промышленное и гражданское строительство" Красноярской государственной архитектурно-строительной академии в курсах "Металлические конструкции" и специализации "Реконструкция зданий и сооружений", что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Личный вклад автора. Совместно с руководителем обсуждались постановочная часть работы. Разработка алгоритма и численный анализ выполнялись лично автором.

Публикации, Результаты диссертационных исследований опубликованы в 8 работах, включая патент на изобретение, и в научно-техническом отчёте. Поданы ещё две заявки на полезную модель. Структура диссертации. Диссертация состоит ив шести глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 195 страниц машинописного текста, включая 156 рисунков, 22 таблиц, список литературы из 108 наименований.

В первой главе приведен краткий обзор существующих конструкций зданий на основе пространственных монометаллических из профилированного листа и металлодеревянных блоков.

Во второй главе представлены конструктивные решения двух новых типов конструкций: пространственные блок-фермы и трансформируемые блок-секции большепролётных зданий-укрытий арочного тина.

Третья глава посвящена численному анализу напряженно-деформированного состояния (НДС) двух новых типов конструкций по плоской схеме и блоков с поясами из профилированного листа или досок по пространственной схеме.

Четвёртая глава посвящена методике экспериментальных исследований и результатам испытаний отдельного опытного пространственного блока конструкции при различных схемах загружений.

В пятой главе сформулированы рекомендации по проектированию и изготовлению конструкций предварительно напряженного двухслойного пространственного арочного покрытия с поясами из стандартного металлического профилированного листа или из деревянных досок, соединенных пространственной стержневой решеткой.

В шестой главе дан технико-экономический анализ эффективности использования разработанных конструкций.

Работа выполнена по плану на 2005-2006 гг. фундаментальных и прикладных исследований РААСН по Сибирскому региональному отделению.  

Кровельные панели с применением профилированных листов

Профилированный лист имеет массовое применение в кровельных панелях в качестве ограждающего элемента конструкции. Такие решения применяются фирмами "Ecometal Ltd." (Великобритания) [1], "Fest Alpine" (Австрия), "Jungers" (Швеция), "Ншге" (Финляндия), "Butler" (США) [2]. Вынесение стального настила наружу и использование его в качестве гидроизоляции позволяем снизить вес и стоимость такого покрытия, а также сократить трудозатраты по сравнению с традиционной полистовой сборкой и избежать сезонности, связанной с мокрыми процессами рулонной кровли.

В строительстве также используются разнообразные конструкции совмещённых плит покрытия, которые могут быть двух- и трёхслойными, с неконструкционным (закладным) и конструкционным утеплителем [3, 4, 5]. В панелях с неконструкционным утеплителем (каркасных) профлист работает по балочной схеме, в случае наличия рёбер из прокатных или гнутых профилей, перфорированных элементов, ферм или шпренгелей, учитывается их подкрепляющее действие на лист. Примерами двухслойных панелей с неконструкционным утеплителем являются кровельные панели ПК (рис. 1.1. а, б) пролётом 6 и 12 м.

К шпренгельным конструкциям панелей с применением этого принципа можно отнести плиту размерами 3x12 м, разработанную на кафедре строительной механики Красноярского политехнического института совместно с трестом Оргтехстрой (рис. 1.2) [6]. В балочных плитах настил выполняет в основном ограждающие функции и воспринимает только местные нагрузки, В шпренгельных конструкциях профлист за счет подкрепления работает на сжатие с изгибом и более полно включается в работу. Конструкция панели [6] состоит из профилированного настила, поперечных ребер и элементов шпренгеля. В ней отсутствуют продолвные рёбра, и профлист играет роль самостоятельного несущего элемента. Шпренгелвная система состоит из трубчатых стоек и затяжек с высаженными головками. При } изготовлении такой панели ей задаётся предварительное напряжение благодаря постановке затяжек на предварительно выгнутую панель.

Панели такого типа обладают высокой степенью заводской готовности и скоростью монтажа, однако обладают большой многодельностыо и повышенным расходом стали по сравнению с покрытиями полистовой сборки.

Вторая группа панелей - с конструкционным утеплителем. В этих і панелях утеплитель обеспечивает совместную работу обшивок и повышает их устойчивость в результате подкрепления утеплителем полок профилированных листов и обеспечением, таким образом, неизменяемости поперечного сечения обшивок и увеличения критических напряжений в узких полках листа.

Совместность работы профилированных обшивок с утеплителем может быть усилена предварительным напряжением обшивок за счёт вспенивания пенопласта в полости конструкции с алюминиевыми обшивками для исключения расслоения панелей и повышения надежности их работы [3].

Недостатками панелей с конструкционным утеплителем является высокие требования к механическим свойствам утеплителя, нестабильность свойств его компонентов, снижение со временем его прочности и возможность расслоения.

Функции ограждения профлист выполняет при использовании в каркасных арочных зданиях, где плоские несущие арки устанавливаются с определённым шагом и объединяется прогонами, по которым уложен профилированный или плоский лист.

Арочными конструкциями рассматриваемого в этом пункте типа также являются инвентарные быстр овозводимые складывающиеся блок-секции максимальной заводской готовности, имеющие пролёт 12 и 18 м. Здания могут быть в холодном и утеплённом исполнении, По длине здание собирается из секций шириной 3 м. Каждая секция состоит из отдельных однотипных одно- и трёхслойных панелей из профилированного листа С44-1000-0,7 (0,6) [7, 4], поперечное сечение которых показано на рис. 1.3. В арочных быстровозводимых секциях не учитывается пространственная работа обшивок панелей. Кроме арочных, применяются секции шатровые с вертикальными стенами [7, 8, 4].

Хотя традиционно профилированные листы, прежде всего, служат ограждениями (кровля, перекрытие и стена), в некоторых системах их также используют для увеличения общей жесткости, устойчивости зданий ИЛИ включают в совместную работу с элементами стального каркаса по передаче или распределению нагрузок.

Так, например, в конструктивном решении покрытия с фермами из гнутосварных труб "Молодечно" неизменяемость покрытий в горизонтальной плоскости обеспечивает сплошной диск из профилированного настила, закреплённого по верхним поясам несущих конструкций. В структурных блоках профнастил участвует в работе конструкций, повышает их жёсткость и препятствует потере устойчивости элементов верхних поясов [9]. Из зарубежной практики использования дисковой жёсткости профилированных листов в несущих конструкциях I покрытий можно отметить стальные решётчатые конструкции типа "Рулаяд", PTP-W, применяемые в Германии.

Пространственные блок-фермы из линзообразных блоков

На рис. 2.1 представлена блок-ферма покрытия, включающая верхний пояс из профилированного листа, нижний стержневой пояс и подкрепляющие раскосы. Верхний пояс блок-фермы состоит из трёх и более отправочных элементов - линзообразных блоков. Верхний и нижний пояса линзообразных блоков выполнены из предварительно выгнутых профилированных листов, объединенных между собой пространственной металлической решеткой. Предварительный выгиб верхнего и нижнего поясов значительно повышает несущую способность линзообразного блока при работе его в составе конструкции как сжато - изгибаемого элемента. Узлы стыковки линзообразных блоков между собой выполняются шарнирными. Форма конструкции удерживается за счет нижнего пояса блок - фермы и V-образных раскосов.

Отличительной особенностью блок-фермы с верхним поясом из линзообразных блоков является совмещение стальньжи профилированными листами, формирующими верхний и нижний пояса, несущих и ограждающих функций.

Блок-ферма состоит из линзообразных блоков, поперечный размер которых кратен ширине профилированного листа. Блок-ферма покрытия выполняется «на пролёт» и стыкуются между собой вдоль длинных боковых сторон с обеспечением герметичности надвижкой одного блока на другой или с использованием уплотняющих прокладок и нащельников.

Определяющим в оценке прочности конструкции блок-фермы является напряжённо-деформированное состояние ее верхнего пояса, поэтому формообразование и конструирование покрытия должно производиться с учётом следующих факторов: ? величин предельных выгибов профлистов различных марок. ? напряжений в поясных листах от предварительного конструктивного выгиба, а продольных усилий в поясах, зависящих от пологости конструкции и расстояния между поясами.

При этом минимально необходимый шаг расстановки стоек пространственной стержневой системы, обуславливающий величину напряжений от местного изгиба панелей верхнего пояса, должен назначаться по результатам предварительного расчёта и определяется по условию прочности.

При разработке опытной конструкции блок-фермы с верхним поясом из линзообразных блоков соблюдены следующие условия: ? длина каждого из поясных профилированных листов составляет 12 м, а пояса имеют форму дуги, ? пролёт блок-фермы равен 33.150 м, ? покрытие запроектировано для применения в IV снеговом районе. Геометрическая схема разработанной конструкции представлена на рис. 2.3.

В конструкции пространственной блок-фермы профилированный лист является наиболее функционально значимым и дорогостоящим элементом, поэтому при конструировании покрытия следует обращать особое внимание на полное и рациональное использования несущей способности профиля. С этой целью разработан оригинальный принцип формообразования криволинейных поясов большой вспарушенноети.

Изогнутое положение поясных профлистов при постановке соединительных элементов может фиксироваться путём их крепления к сборочному стенду. При этом форма сборочного стенда должна повторять очертание формируемого пояса. При таком формообразовании в центральном сечении каждого из поясных профлистов возникают максимальные изгибающие моменты, и, соответственно, напряжения от выгиба, а на концах профлистов эти напряжения нулевые. Таким образом достигается заданный выгиб профлистов.

После освобождения конструкции от фиксации к сборочному стенду напряжённое состояние поясных профлистов изменяется незначительно из-за сохранения формы конструкции благодаря её пространственной жёсткости.

Из-за того, что уровень напряжений в поясах, достигнутый на стадии изготовления, сохраняется на стадии эксплуатации, предлагаемую конструкцию линзообразного блока можно отнести к предварительно напряжённым.

Рис. 2.4. Конструктивное решение пространственной стойки

Пояса линзообразного блока объединяются пространственной стержневой системой (рис. 2.4). Геометрия этой стержневой системы определяется её функциональным назначением. Из-за того, что профлист в поперечном направлении практически не сопротивляется изгибу, в стержневую систему введён поперечный элемент, препятствующий деформациям профлиста в поперечном направлении и потере формы гофров линзообразного блока, создающий промежуточные опоры для поясных профлистов в продольном направлении. Поперечные элементы верхнего и нижнего поясов объединяются между собой вертикальными стержнями, образуя, таким образом, пространственную стойку в виде рамы, показанную на рис. 2.4.

Обобщённый алгоритм статического расчёта

Расчет предполагается проводить в две стадии: о Использование плоской расчетной схемы для определения усилий, действующих на каждый блок системы, о Уточнение усилий в отдельных зонах блока (узловых соединениях) по пространственной расчетной схеме. Расчеты рекомендуется выполнять по следующему алгоритму: Выбор плоской расчётной схемы и определение обобщённых жёсткостных параметров в соответствии с конструктивной схемой (гл. 2);

Расчётная схема назначается исходя из назначения конструкции. Для применения в качестве покрытия зданий используется блок-ферма. Блок-арка может быть использована как самостоятельное здание-укрытие.

При формирований расчётной схемы необходимо учитывать следующее: - все соединения блоков - шарнирные; - соединение затяжек с блоками - шарнирное; - обе опоры конструкции в случае блок-арки - шарнирно неподвижные; - соединение элементов решётки с поясами блока - через примыкающий шарнир; - пояса блоков по длине должны быть неразрезными.

Жёсткостные характеристики элементов назначаются в соответствии с используемым материалом. Пояса блока при расчёте по плоской схеме являются стержнями с обобщёнными жёсткостными характеристиками. Для линзообразных блоков с поясами из дерева допускается применение древесины сосны 2-го сорта со следующими характеристиками: - модуль упругости вдоль волокон 6800 МПа; - коэффициент поперечной деформации 0.5.

Руководствуясь СНиП. "Нагрузки и воздействия" [63], устанавливаются возможные схемы загружения по видам загружения, включая и возможные деформационные воздействия, например смещение опор, и наиболее невыгодные их сочетания;

Снеговую нагрузку следует назначать в зависимости от угла наклона покрытия арок по рекомендациям [63, 64]. Дополнительно необходимо проводить проверку при действии снеговой нагрузки на половине пролета, Статические расчёты по плоской схеме в упругой стадии, в геометрически линейной постановке;

Интегральным показателем на данном этапе расчёта является суммарное напряжение в поясе, складывается из следующих компонентов: a = ±o-N±ffM±crpr, 3.1) где ±aN-напряжение от продольной силы, ±aw - напряжение от изгибающих моментов и ± с(„ - предварительные напряжения пояса, от его конструктивного выгиба. Все напряжения берут с соответствующим знаком.

При расчёте линзообразных блоков с поясами из дерева следует учитывать неравенство расчётных сопротивлений при работе на сжатие и растяжение. A W W У } При этом.условие прочности формулируется как: -пш к, (3 3} где сгх -наибольшие краевые сжимающие напряжения, ст -наибольшие краевые растягивающие напряжения, і?,.-расчетное сопротивление сжатию, Rp -расчетное сопротивление растяжению.

При расчёте линзообразных блоков с поясами из профилированного листа действующие напряжения (cfyami7) в полках поясных ирофлистов, можно определить по методике, предложенной Марышевым А.Ю. [34]: факт А Ш WW" где Мтистр - изгибающий момент в рассматриваемой точке пояса от действия предварительного конструктивного выгиба; Мтгр - изгибающий момент от заданного воздействия; N - продольное усилие в рассматриваемой точке пояса конструкции от заданного воздействия; Wy3(ui) - момент сопротивления профлиста относительно узких или широких полок; А - площадь поперечного сечения профиля.

Для определения напряжений от конструктивного изгиба в поясах блока определяется нагрузка, необходимая для изгиба пояса на величину/. При необходимости корректировка результатов расчёта за счёт учёта податливости узлов, физической и геометрической нелинейности;

Податливость узловых соединений учитывается разбиением одного из соединяемых элементов на два участка: длинный и короткий. При расчете по деформированной схеме исходный модуль упругости короткого участка заменяют на условный модуль деформативности Еу, посчитанный по методике [65].

Условный модуль деформативности рекомендуется вычислять по формуле, предложенной Дмитриевым в работе [12]: 1 Е y l + Sd-E-A/(N-l) (3"5 где Е исходный модуль упругости деревянных элементов блока (=6800 МПа); 30 - расчетное предельное значение деформаций податливости, принимаемое в зависимости от предельной деформации узлового соединения (торец в торец и на лобовых врубках - 1,5 мм; на нагелях всех видов - 2,0 мм; в примыканиях поперек волокон - 3,0 мм) и степени использования несущей способности; А - площадь сечения стержня, м"; N - усилие, действующее в стержне, кН; / - длина стержня, м.

Последовательность и особенности сборки опытной конструкции

Испытания отдельного блока проводились в специально изготовленном стенде на центральное сжатие и сжатие с изгибом. Также моделировались усилия реакции затяжек. Таким образом комбинации загружений соответствовали реальной схеме работы отдельного блока в составе как блок-арки, так и блок-фермы. В ходе экспериментов измерение деформаций производились с помощью системы СИИТ-3.

Линейные деформации регистрировали с помощью проволочных тензорезисторов марки КФ-5Ш-20-200-А-12 по ТУ 3.06 Украины 7710.0001.93 с базой 20 мм, коэффициент тензочувствительности тензорезисторов равен К=2,25. Перед испытаниями было проведено тарирование партии тензорезисторов и определён коэффициент тензочувствительности. Для регистрации вертикальных перемещений использовали прогибомеры 6ПАО-ЛИСИ с ценой деления 0,01 мм. Узловые деформации измеряли при помощи индикаторов часового типа ИЧ-10 (-25, -50) с ценой деления 0,01 мм.

Необходимое количество приборов для испытаний указано в таблице 4.1. Обработка результатов испытаний проведена средствами программы MS-Excel.

Для проведения экспериментальных исследований была изготовлена опытная конструкция - отдельный пространственный преднапряжённый двухпоясной блок с поясами из деревянных досок. На разработанную конструкцию средствами программы AutoCAD, с учётом результатов численных экспериментов, был выполнен комплект чертежей стадии КМД, а также рабочие чертежи сборочно-испытательного стенда.

Стенд (рис. 4.1) конструктивно предназначен для испытания отдельного пространственного блока и подобных конструкций длиной до 6 м с условиями нагружения, соответствующими реальной работе пространственного блока в составе большепролётной блок-секции арочного типа.

Стенд позволяет испытывать отдельный пространственный блок на: - центральное сжатие с нагрузкой до 200 кН; - изгиб равномерно распределённой нагрузкой до 8,5 кН/м ; - изгиб растягивающими усилиями до 95 кН, моделирующими работу затяжек. - загружеиие блока комбинациями этих нагрузок.

Не рекомендуется прикладывать только усилия, моделирующие работу затяжек, значением более 35 кН без приложения усилий центрального сжатия менее 30 кН. Масса стенда: 900 кг. Размеры стенда: длина х ширинах высота: 7,600 м х 1,450 м х 1,350 м.

Стенд (рис. 4.2) представляет собой две плоские фермы, объединённые в блок с помощью верхней и нижней системы горизонтальных связей. Фермы воспринимают изгибающие моменты от действия реакций затяжек и опорных реакций. Пояса ферм могут воспринимать растягивающие усилия, возникающие от реакций испытываемого пространственного сжатого блока.

При загружении только усилиями, моделирующими работу затяжек, величиной более 35 кН нижние пояса ферм могут потерять устойчивость. Поэтому в комбинацию загружении, где присутствуют усилия от затяжек, рекомендуется включать усилия центрального сжатия. Тем более, что такая комбинация полностью соответствует реальной работе блока в составе блок-секции арочного типа.

Испытываемый пространственный блок устанавливается в стенд на шарнирные опорные узлы. Одна опора стенда - шарнирно-неподвижная (рис. 4.3), вторая - шарнирно-иодвижная. Усилие центрального сжатия создаётся при помощи гидравлического домкрата, установленного на шарнирно-подвижной опоре. В месте расположения шарнирно подвижной опоры принят другой шаг стоек и угол установки раскосов. Такое решение позволяет ввести направляющие для шарнирно-подвижной опоры (рис. 4.4, 4.5).

Затяжки крепятся одним концом к нижнему поясу испытываемого пространственного блока. На другом конце затяжек нарезана резьба и установлена шайба с гайкой, установленной на упоры. Усилия, моделирующие работу затяжек, прикладываются завинчиванием гаек затяжки. Контроль прикладываемых усилий (усилий в затяжке) осуществляется тензорезисторными датчиками, наклеенными на каждую затяжку.

Похожие диссертации на Пространственные трансформируемые секции зданий-укрытий и фермы покрытий арочного типа из линзообразных блоков