ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 7
1.1. Преимущества и недостатки ЛСТК. Область применения конструкций
из ЛСТК 7
1.2. Особенности металлических холодногнутых профилей: 8
1.3. Испытания конструкций рам и ферм из ЛСТК 9
1.4. Влияние потери устойчивости как основной фактор перехода
конструкции в критическое состояние 11
1.4.1. Местная форма потери устойчивости, или локальная форма потери устойчивости 11
1.4.2. Дисторсионная потеря устойчивости (Distortional) 11
1.4.3. Общая потеря устойчивости 12
1.5. Расчетные схемы тонкостенных холодногнутых стержней 12
1.5.1. Метод конечных полос (США) 12
1.5.2. Пластинчатые элементы (Еврокод) 13
1.6. Допущения, принятые в расчетной схеме при численном
моделировании сечений 14
1.7. Выбор деталей крепления 15
1.7.1. Самонарезающие винты 16
1.7.2. Вытяжные заклепки 16
1.7.3. Самонарезающих винты 17
1.7.4. Болтовое соединение 17
1.8. Выводы по главе 1 19
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ АНГАРА ИЗ ЛСТК В ПК МИКРОФЕ-2009 21
2.1. Исходное задание на проектирование. Основные строительные
показатели проектируемого обьекта 21
2.2. Вариантное моделирование ангара в ПК МикроФе 21
2.3. Сбор нагрузок на поперечную раму 29
2.3.1. Загружение 2 - Собственный вес кровли 29
2.3.2. Временные нагрузки. Загружение 3 -Снеговая нагрузка 30
2.3.3. Загружение 4-7: Ветровая нагрузка 30
2.3.4. Пульсационная составляющая wp 31
2.4. Создание таблицы РСУ. 32
2.5. Сравнение вариантов проектирования №1 и 2 33
2.6. Третий вариант проектирования 37
2.7. Замена внутренних усилий в отсеченных сечениях узла внешними
нагрузками 42
2.8. Сравнение трех вариантов проектирования: 43
2.9. Выводы по главе 2 43
3 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УЗЛОВ РАМЫ ПК ИНВЕНТОР-2016 45
3.1. Создание конструктивной схемы узлов 46
3.1.1. Расчет количества болтов 46
3.2. Моделирование рамного узла в ПК Инвентор-2016 48
3.2.1. Результаты моделирования рамного узла 50
3.3. Моделирование конькового узла в ПК Инвентор-2016 61
3.3.1. Результаты моделирования конькового узла 62
3.4. Выводы по главе 3 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЯ 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Испытание фермы с треугольной решеткой и с нисходящими раскосами 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Испытание рамы с затяжкой рамы и сквозной рамы 72
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Редуцированные характеристики составного сечения, рассчитанные в ПК МикроФе-2009 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Распределение напряжений в пластинчатых элементах ангара при помощи ПК МикроФе-2009 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Моделирование точечных креплений сдвоенного профиля по длине 77
Актуальность темы. За последние годы в России и за рубежом стали уделять больше внимания использованию легких стальных тонкостенных конструкций из гнутых профилей в промышленном и гражданском строительстве. Объем применения таких конструкций в России около 1 млн. т. в год. Это означает, что создана новая отечественная отрасль строительной индустрии, включающая разработку, изготовление и монтаж ЛСТК.
Однако, вся нормативная база по расчету ЛСТК ограничивается лишь расчетом сечений открытого профиля. В настоящее время для изучения напряженно-деформированного состояния узлов конструкции из ЛСТК в теории нет ответов, необходимы натурные испытания, которые в настоящее время крайне редко проводятся. Между тем, производство разрешается только после проведения натурных испытаний. Работа посвящена этой актуальной теме - вычислительному эксперименту узлов рамы.
Цель работы заключается в исследовании особенностей работы узлов ЛСТК и разработки их адекватной расчетной схемы в среде метода конечных элементов (МКЭ).
Задачи исследования:
— Увеличить эффективную площадь составных сечений и узлов соединений из ЛСТК.
— Обеспечить равномерное распределение напряжений.
— Уменьшить вероятность проявления всех форм потери устойчивости в сечениях конструкции.
— Увеличить совместность работы ветвей составного сечения.
— Найти концентраторы напряжений в конструкции узла.
— Поиск рациональных конструктивных форм узлов конструкций из ЛСТК на основании анализа численного моделирования узлов.
—Найти наиболее подходящий способ моделирования в программном комплексе доступному рядовому инженеру.
Объект работы - узлы рамы из ЛСТК.
Результаты работы рекомендуется использовать при разработке типовой серии ангаров из ЛСТК.
1. Моделирование НДС узлов также возможно в общедоступном ПК Лира, при условии создания пластинчатых конечных элементов.
2. Результаты моделирования НДС в ригеле показали различные значения напряжения в верхней и нижней полках сечения. Верхняя полка нагружена в 6 раз больше чем нижняя, рекомендуется использовать профили, несеммитричные относительно оси х-х, в которых верхняя полка более развита по площади чем нижняя.
3. Поскольку был замечен скачок значений напряжений в месте начала фасонки, то усилие следует передавать на стык постепенно, предложено принимать фасонку более плавную по форме, применять большой радиус фаски в углах фасонки.
4. Рамный узел оказался приблизительно в 4 раза более нагружен чем коньковый.
5. Программа Инвентор-2016 позволяет получать картину НДС в узлах, однако она не сертифицирована в России, а значит может быть использована только в целях научного поиска.
