DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.170118.74.43

Розрахунок напружено-деформованого стану конусних покрівель за симетричного навантаження

N. А. Makhinko

Анотація


Постановка проблеми. Стаття присвячена дослідженню внутрішніх зусиль, що виникають у ребрах конусних покрівель вертикальних циліндричних ємностей від дії найбільш вірогідних навантажень – власної ваги, ваги технологічного обладнання, швидкісного напору вітру та снігового навантаження. Зокрема, становить інтерес можливість розрахувати всі елементи покрівлі за плоскими розрахунковими схемами, використовуючи формули в зручній аналітичній формі, що дасть змогу зменшити трудомісткість обчислень та встановити ряд загальних закономірностей розподілу внутрішніх зусиль. Для аналізу використано два типи конструкцій – покрівля, що складається лише з головних радіальних ребер, та покрівля з одним проміжним кільцем жорсткості, без другорядних балок, а також за їх присутності. При цьому можливо застосовувати декілька варіантів розрахункових схем, залежно від обраного елемента – головної радіальної балки, другорядної балки і кільцевого ребра. Всі з’єднання ребер між собою і корпусом приймаються шарнірними. Вплив другорядних елементів, що забезпечують додаткову просторову жорсткість (розтяжки, підкоси) на розподіл зусиль у ребрах не враховується. Припускається, що опорне кільце в місці спряження покрівлі та стінки ємності достатньо жорстке для того, щоб радіальні переміщення його точок вважалися достатньо малими. Визначення напружено-деформованого стану конструкції покрівлі розглядається у контексті перевірочного розрахунку несної здатності поперечних перерізів, із чітко обумовленими геометричними розмірами всіх елементів, а також для випадку пошуку оптимального відношення геометричних характеристик покрівлі, за якого досягнуто критерію необхідної несної здатності. Мета статті ‑ визначити основні внутрішні зусилля для головних радіальних та кільцевих ребер конусних покрівель різної конструкції за симетричних навантажень та сформулювати прості аналітичні залежності з точки зору практики конструювання. Висновок. Шляхом послідовного аналізу отримано вирази для функцій внутрішніх зусиль елементів конусної покрівлі та виявлено критичні розрахункові перерізи для розглянутих варіантів. Наведено аналітичні вирази та таблиці значень координат, що однозначно визначають положення потенційно небезпечних перерізів, а також формули для розрахунку в них максимальних значень сили стиску та згинального моменту.


Ключові слова


циліндрична ємність; конусна покрівля; внутрішні зусилля; головні радіальні ребра; кільце жорсткості

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Lipnickij M.E. Kupola (raschet i proektirovanie) [Domes (calculation and design)]. Leningrad, Izdatelstvo literaturyi po stroitelstvu, 1973, 127 p. (in Russian).

Gorev V.V., Uvarov B.Yu. and Filippov V.V. Metallicheskie konstruktsii: v 3 t. [Metal constructions: in 3 volumes]. T. 1: Elementy konstrukcij. – 551 s. [Vol. 1: Elements of constructions. – 551 p.]. T. 2: Konstrukcii zdanij. – 528 s. [Vol. 2: Constructions of buildings]. T. 3: Special'nye konstrukcii i sooruzheniya. – 544 s. [Vol. 3: Special designs and structures]. Moskva, Vysshaya shkola, 2004. (in Russian).

Umanskij A.A. Spravochnik proektirovshhika promyshlennyx, zhilyx i obschestvennyx zdanij i sooruzhenij: v 2 knigax [Directory of the designer of industrial, residential and public buildings and structures: in 2 books]. Moskva: Izd-vo lit. po str-vu, 1972-1973. Book 1. – 1972. – 599 p., book 2. – 1973. – 415 p. (in Russian).

Stalevi konstruktsii. Normy proektuvannia: DBN V.2.6-198:2014 [Steel structures. Design standards: The State Building Regulations V.2.6-198:2014]. Dated on 2015-01-01. Kyiv, Minrehion Ukrainy, 2014, 199 р. (in Ukrainian).

Briassoulis D. and Pecknold D.A. Behavior of empty steel grain silos under wind loading: part 2: the stiffened conical roof shell. Engineering Structures. 1988, vol. 10, iss. 1, pp. 57–64. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/014102968890017X?via%3Dihub.

Gallego E., Fuentes J.M., Ramírez-Gómez A. and Ayuga F. Effects of different snow load arrangements on steel silo roof structures. Advances in Structural Engineering. 2017. Published online. Available at: http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/1369433217742526#.

Portela G. and Godoy L.A. Wind pressures and buckling of cylindrical steel tanks with a conical roof. Journal of Constructional Steel Research. 2005, vol. 61, iss. 6, pp. 786–807. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143974X04001713

Ramírez-Gómez Á., Gallego E., Fuentes J.M., González-Montellano C., Porras-Prieto C.J. and Ayuga F. Full-scale tests to measure stresses and vertical displacements in an 18.34 m-diameter agricultural steel silo roof. Computers and Electronics in Agriculture. 2014, vol. 106, pp. 56–65. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169914001318.18.04.2018


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Липницкий М. Е. Купола (расчет и проектирование) / М. Е. Липницкий. – Ленинград : Изд-во лит. по стр-ву, 1973. – 127 с.
  2. Металлические конструкции : в 3 т. / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов [и др.] ; под. ред. В. В. Горева. – Москва : Высш. школа, 2004. – Т. 1 : Элементы конструкций. – 551 с. ; т. 2 : Конструкции зданий. – 528 с. ; т. 3 : Специальные конструкции и сооружения. – 544 с.
  3. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений : в 2 кн. / под ред. А. А. Уманского. – Москва : Изд-во лит. по стр-ву, 1972-1973. – Кн. 1. – 1972. – 599 с. ; кн. 2 – 1973. – 415 с.
  4. Сталеві конструкції. Норми проектування : ДБН В.2.6-198:2014. – Чинний від 2015-01-01. – Київ : Мінрегіон України, 2014. – 199 с. – (Державні будівельні норми України).
  5. Briassoulis D. Behavior of empty steel grain silos under wind loading: part 2: the stiffened conical roof shell / D. Briassoulis, D. A. Pecknold // Engineering Structures. – 1988. – Vol. 10, iss. 1. – P. 57–64. – Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/014102968890017X?via%3Dihub.
  6. Effects of different snow load arrangements on steel silo roof structures / E. Gallego, J. M. Fuentes, A. Ramírez-Gómez, F. Ayuga // Advances in Structural Engineering. – 2017. – Published online. – Режим доступа: http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/1369433217742526#.
  7. Portela G. Wind pressures and buckling of cylindrical steel tanks with a conical roof / G. Portela, L. A. Godoy // Journal of Constructional Steel Research. – 2005. – Vol. 61, iss. 6. – P. 786–807. – Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143974X04001713.
  8. Full-scale tests to measure stresses and vertical displacements in an 18.34 m-diameter agricultural steel silo roof / Á. Ramírez-Gómez, E. Gallego, J. M. Fuentes, C. González-Montellano, C. J. Porras-Prieto, F. Ayuga // Computers and Electronics in Agriculture. – 2014. – Vol. 106. – P. 56–65. – Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169914001318.


Коментарі цієї статті

Дивитися всі коментарі