SCI Библиотека

Введение. Экспериментальные исследования натурных строительных конструкций покрытий трудоемки, имеют высокую стоимость, не предполагают размещение в лабораториях из-за больших габаритов. В связи с этим часто испытания строительных конструкций проводятся на масштабных моделях. Работа комбинированных арочных систем малоизучена, расчетным моделям таких систем требуется экспериментальное подтверждение. Представленное экспериментальное исследование направлено на получение данных о действительной работе арки и комбинированной арочной конструкции с лучевыми затяжками для последующего сопоставления экспериментальных данных с расчетными моделями.

Материалы и методы. Экспериментальная модель разработана с использованием смешанного подобия в масштабе 1:10. Физико-механические характеристики материалов модели определены по стандартным методикам. Разработаны и описаны способ создания заданного преднапряжения в затяжках арки и методика ее испытания. Расчетные модели реализованы в программном конечно-элементном комплексе ЛИРА-САПР с учетом геометрически нелинейного характера работы конструкции, напряжения в сечениях установлены с помощью процессора «Конструктор сечений».

Результаты. По результатам экспериментальных исследований и численных расчетов получены напряжения и перемещения в сечениях арок. Показаны перемещения схемы, графики соответствия экспериментальных данных и результатов расчета. Проанализированы направления для улучшения экспериментальных моделей подобных комбинированных систем с затяжками.

Выводы. Арочная комбинированная система с лучевыми затяжками позволяет выровнять значения напряжений в поясе арки в сравнении с аркой без затяжек. Максимальные напряжения в сечениях арки и максимальные прогибы в середине пролета арки снижаются в 3 раза при устройстве затяжек.

Актуальность. В настоящее время существуют обоснованные причины нецелесообразности применения большепролётных сооружений или отдельных сложных конструктивных решений на сейсмоопасных территориях в силу высокой стоимости строительства. Вместе с тем большепролётные сооружения обладают высоким функциональным, эксплуатационным и экономически выгодным потенциалом, поэтому полный отказ от большепролётных сооружений, в том числе и уникальных, в регионах со сложными климатическими условиями и высокой сейсмичностью не всегда оправдан, а задача возведения таких конструкций остается актуальной.

  Настоящая статья посвящена проблеме разработки способа защиты большепролётных сооружений от экстремальных особых воздействий и нагрузок – концепции смешанного решения регулирования напряженно-деформированного состояния большепролётных конструкций.
Целью работы является обоснование необходимости разработки специальной системы защиты сооружений, возводимых в том числе на сейсмических и удаленных территориях, от особых воздействий и нагрузок. Такая система представляет собой комбинированное решение, заключающееся в совместном применении системы сейсмоизоляции и системы управления напряженно-деформированным состоянием конструкций.
Результаты. Произведён обзор существующих ограничений в возможности возведения большепролётных сооружений на сейсмических территориях. Эти ограничения накладываются условиями строительства и закреплены в действующей нормативной базе.
В качестве основного способа защиты сооружений от возможных особых экстремальных нагрузок и воздействий предлагается применение систем сейсмоизоляции и систем управления напряженно-деформированным состоянием как по отдельности, так и совместно в единой системе. Рассматриваются существующие наработки в области сейсмоизоляции и в системах управления напряженно-деформированным состоянием.
Выводы. В заключение приводится перечень основных задач, которые необходимо решить в ходе разработки и проектирования системы защиты сооружения на основе концепции смешанного решения.

Несмотря на очевидное увеличение темпов роста строительства с применением стальных тонкостенных профилей, основной нормативный документ, регламентирующий положения по проектированию и расчету данных конструкций, имеет ряд условностей и указывает на предпочтительность использования результатов экспериментальных исследований при проектировании. Проведение натурных испытаний, как правило, недоступно при рядовом проектировании, поэтому адекватной альтернативой является численное моделирование. Анализ существующей научной литературы позволяет сделать вывод о том, что у исследователей нет единого мнения касаемо основных параметров моделей и алгоритма моделирования в целом, поэтому целью работы является разработка рекомендаций по моделированию тонкостенных элементов. Основываясь на результатах исследования для объекта из спаренного сигма-профиля, работающего в условиях осевой сжимающей силы, были предложены ключевые рекомендации для моделирования, включающие в себя: использование типа конечных элементов, параметры сетки конечных элементов, механизм приложения граничных условий, внешних нагрузок и другие параметры модели. Верификация результатов производилась аналитическими методами расчета тонкостенных профилей. Полученная сходимость результатов говорит о возможности применения данных рекомендаций при проектировании и расчете тонкостенных конструкций.