Устойчивость комбинированной системы в виде пилона с висячей балкой жесткости большепролетного покрытия

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Устойчивость комбинированной системы в виде пилона с висячей балкой жесткости большепролетного покрытия

Иноземцев Вячеслав Константинович

Аннотация

Приводятся результаты расчета напряженно-деформированного состояния и оценки устойчивости комбинированной системы в виде большепролетного покрытия, включающего пилон, горизонтальную балку и систему вант. Для различных схем и параметров жесткости элементов комбинированной системы большепролетного покрытия в программном комплексе ЛИРА-САПР получены формы потери устойчивости пилона, соответствующие минимальным критическим усилиям в пилоне.

Ключевые слова: устойчивость, комбинированная система, пилон, балка, покрытие, критическое усилие.

THE STABILITY OF THE COMBINED SYSTEM IN THE FORM OF A POLE WITH THE CANTILEVERED BEAM STIFFNESS OF LONG-SPAN COATING

Inozemtsev Vyacheslav Konstantinovich1, Redkov Valery Ivanovich2,

Bespechnaya Nadezda Aleksandrovna3

Federal State Educational Institution of Higher Education Saratov State Technical University of a name of Gagarin Y.A. Russia, Saratov, Doctor of Technical Sciences, Professor at the Department of «Theory of constructions and building structures»1

Federal State Educational Institution of Higher Education Saratov State Technical University of a name of Gagarin Y.A. Russia, Saratov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department of «Theory of structures and building constructions»

Federal State Educational Institution of Higher Education Saratov State Technical University of a name of Gagarin Y.A. Russia, Saratov, Undergraduate3

Annotation. The results of calculation of stress-strain state and assess the sustainability of the combined system in the form of a cover-span, including the pylon, horizontal beam and shrouds system. For various schemes and stiffness parameters of the elements of the combined system-span coverage in the program complex LIRA-SAPR obtained form the pylon buckling corresponding to the minimum critical efforts in the pylon.

Key words: stability, combined system, pylon, beam coating, the critical effort.

К особенностям конструктивного решения зданий и сооружений рассматриваемого типа относится проблема устойчивости не только самого пилона, но и балки жесткости. Так для «внешне» безраспорных конструкций покрытия характерна передача «распора» непосредственно на балку жесткости, что заставляет проектировщика решать вопрос об ее устойчивости. В случае если пилон и балка жесткости имеют жесткий узел сопряжения, то возникает задача устойчивости совместной комбинированной системы (рис.1).

В качестве примера рассмотрим комбинированную систему со следующими параметрами [2]: балка нагружена равномерно распределенной нагрузкой 50 kH/м, поперечное сечение балки примем в виде «коробки» из двутавров №100Ш3, пилон высотой 20 м примем в виде «коробки» из двутавров №35К1 для которой EJ=130233 kHм, шесть канатов одинарной свивки типа ТК с модулем упругости 1.67*108 kH/м2 .

Рис. 1. Расчетная схема комбинированной системы

Расчет устойчивости (в программном комплексе ЛИРА-САПР) комбинированной системы позволяет получить форму потери устойчивости пилона, соответствующую минимальному критическому усилию в пилоне (рис. 2).

Рис. 2. Форма потери устойчивости пилона

По данным расчета минимальное сжимающее усилие в пилоне составляет N=-741,8 kH, максимальное сжимающее усилие N=-2706,0 kH. Коэффициент устойчивости равен 8,6485 (рис. 2).

Величина критического сжимающего усилия в верхней части пилона будет равна:

.

балка жесткость пилон напряженный

Полученная на рис. 2 форма потери устойчивости для верхней части пилона качественно близка к форме потери устойчивости в задаче для пилона жестко защемленного в опорном узле при условии, что опорный узел пилона смещается к балке жесткости. Очевидно, это связано со «стеснением» поворота узла объединяющего горизонтальную балку и пилон.

В связи с этим, приближенное значение критического усилия сжатия для верхней части пилона, рассмотренного отдельно от жесткой балки, в соответствии с [1] составит:

.

Таким образом, приближенный расчет дает результат оценки устойчивости комбинированной системы с точностью 2%.

При меньшей изгибной жесткости горизонтальной балки относительно изгибной жесткости пилона критическое усилие потери устойчивости пилона значительно снижается. В качестве примера рассмотрим горизонтальную балку сечением в виде «коробки» из двутавров №20Ш1 с изгибной жесткостью EJ = 11082 kHм.

Расчетом устойчивости комбинированной системы получена форма потери устойчивости пилона, соответствующая минимальному критическому усилию в пилоне (рис. 3).

Рис. 3. Форма потери устойчивости комбинированной системы

Коэффициент устойчивости равен 1,7055 (рис. 3). Нормальное усилие в верхней части пилона равно -3003 kH. Величина критического сжимающего усилия в верхней части пилона будет равна:

.

Таким образом, снижение изгибной жесткости горизонтальной балки снижает устойчивость системы на 25%.

Выводы

Численными расчетами плоской комбинированной системы в ПК ЛИРА установлено напряженно-деформированное состояние и формы потери устойчивости пилонов, соответствующие минимальным критическим усилиям.

Приближенный расчет устойчивости пилона плоской комбинированной системы, рассмотренного отдельно от балки, дает результат оценки устойчивости комбинированной системы с точностью 2%.

Библиограический список

Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем / Н. А. Алфутов. М.: Машиностроение, 1978. 312 с.

Иноземцев В.К. Строительные конструкции и компьютерные модели зданий и сооружений: учеб. пособие / В.К. Иноземцев, В.И. Редков. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2016. 406 с.

Размещено на Allbest.ru