Розрахунок напружено-деформованого стану конусних покрівель за симетричного навантаження

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.