автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Конструкции ребристых оболочек градирен и их расчет на статические и динамические воздействия на основе метода пространственных конечных элементов.

тз ОД

/ 8 ИЮН 1998

ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВО-ДОСШДНИЙ ШСТИТУТ БУДШЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦЕЙ (НД1БК)

ПОКЛОНСЬКИЙ Biicrop Григорович

УДК 624.012: 699.841

КОНСТРУКЦП РЕБРИСТИХ ОБОЛОНОК ГРАДИРЕН ТА ÏX РОЗРАХУНОК IIA СЕЙСМ1ЧН1 ТА ДИНАМШШ ВПЛПВИ НА OCHOBI МЕТОДУ ПРОСТОРОВИХ СКШЧЕННИХ ЕЛЕМЕНТГВ

05.23.01 - Буд!вельн1 конструкш!, будаш та споруди

Автореферат

дисертаци на здобуття наукового сгупеня кандидата техмчних наук

Кшв - 1998

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Державному науково-досшдному шстшуп будавельних конструкцш (НД1БК).

Науковий кер^виик: доктор техшчних наук, професор НЕМЧИНОВ Юрш 1ванович, зам. директора НД1БК

Офшшт опоненти:

Доктор техичних наук, професор КРЮКОВ Мюсола Микояайович, зав. кафедрою математики Кшвського шституту зашзничного транспорту. Кандидат техшчних наук ПЦЕНКО Олександр Андршович, старший науковий сшвробтшк НДШК.

Провщна установа:

Кшбський «Енергопроект», Бюро комплексного проектування.

Захист дисертаци вщбудеться « 4_« . червня 1998 р. о 13.30 на загадант

спеатзовано! вчено"1 ради Д 01.14.01 приНДГБК заадресою:

252037, м. Кт'в - 37, вул. I. Ктшенка 5/2. 3 дисертащею можна ознайомигись в бхбшотец) шституту. Вщгуки на автореферат просимо надсилати на 1м'я вченого секретаря у двох екземплярах, заырем печаткою.

Автореферат розкланий «4» травня 1998 р.

Вчений секретар спешашзовано] вчено! ради, кандидат техшчних наук

М.Г. Мар'<

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальщсть теми. Охорона та комплексне використання навколишнього середовшпа е нaйвaжливiшим завданням сучасносп. Промислов1 гадприемства стикаютъся з проблемою, коли об'ем природних затаив води не здатен задовольшгги потреби виробництва. Для охолодження та багаторазового використання води на великих гадприемствах застосовуються бaштoвi градирш. Баштов! градирш, будучи тешюобмшним агрегатом з природного тягою охолодженного пов1тря, входять до зворотнох системи водопостачання атомних, теплових елекгросташдй та промислових щдприемств.

Прагнення збшышпи ефекгившсть та яистъ проектних розробок стосовно реальних складних конструкщй, якими е вигяжш башти градирень, призводить до пред'явлення все бывших вимог до розрахункових методов дошцлжень, 1х точнос-п та утверсальност! Розрахунок баштових градирень як просторових систем, з урахуванням спшьно! роботи оболонки, колонади, фундаменту, грунтово! основи, ребер жорсткост! та деафрагм жорсткостг, дозволяе виявити додатков1 резерви Ьс несучо'1 спроможносп, що забезпечуе економш матер!ал1в 1 знижуе вартють споруди.

Зв'язок роботи з науковими тгрограмами. Робота виконана вцщоввдно до завдань важливо! науково-техшчно! програми 0.55.09 «Розробити i упровадиги нов! техшчт рнпення та технологию будавництва теплових та атомних електростанцш потужтстто до 6,4 млн. кВт лшш електролередащ та щдстанцш напругою до 1,2-1,5 тис. кВт.

Щль роботи - аналлз застосовуваних конструктив них рппень баштових градирень та IX розрахунок на основ) метода просторових скшченних елементгв (МПСЕ) на статичш та дилам1чш впливи.

В зв'язку з цим поставлеш тага основш завдання: -розглянути застосовуват конструктива рнпення баштових градирень; -розробити матржд жорсткосп та мае просторового синченного елемента (ПСЕ) кошчно1 та цишндрично1 оболонок обертання;

-скласти алгоритм 1 програму розрахунку конструкщй оболонок цилшдрично! та кошчноГ форми, максимально використовуючи можливосп кнуючого комплексу КОНТУР;

-виконати тестов1 приклада, що шдтвердять в!ропдшсть одержаних результате;

-провести експериментальш досшдження зб^рно^' зашзобетоннсн градирш 1 пор)втати Ьс з одержашши результатами;

-надатн пропозици по розрахунку I конструюванню елеменпв зашзобетонних вюкиметричних конструкций.

Наукова новюна:

1. Розроблено новий просторовий сюнченний елемент у виг лад зр1заного конуса та цидшдра.

2. Отримано просторовий сшнченний елемент зв'язку для оболонкових елеменпв.

3. Розроблено алгоритма розрахунку споруд, маючих вигляд оболонок оберкення, на статичт та дннашчш впливи.

4. Отримано нов1 експериментальш дат про характер коливань баштових градирень.

Практична цшшсть роботи:

1. Розроблений алгоритм розрахунку споруд, ям мають вигляд оболонок обернення, реалиовано в обчислювальшй програм1 на ЕОМ та включено до галузевого фонду аягоритшв i програм Держгромадбуда.

2. Розроблена методика використовувалась при одержанш результат, пор!вняних з експериментальними даними ) результатами дослвдкень шших автор1в, як! вказують на ефектившсть використаного метода, що дозволяе рекомендувати дану методику для ц практичного використання при розрахунках 1 проектуванш.

3. Вяконаш розрахунки 1 конструктивне рйпення залиобетонного силосу для збер1гання цукру мкткютто 15 тис. тон.

4. Методика розрахунку використовувалась при опрацюванш проекпв градирень шюхцею зрошування 3200 кв.м для Рижсько! ТЕЦ-2, ТЕЦ-5 Лененерто, Зaпopiжcькoгo металурпйного комбшату, що дозволило ощнитя просторову деформатившсть оболонки башти 1 здшсшгга бшьш рацюнальне конструювання.

5. Верст программ КОНТУР, що реалиуе на ЕОМ основш теоретичш положения методу просторових сынченних елеменпв для розрахунку вюмшметричних цилшдричних 1 кошчних споруд передана у Полтавський техшчний ушверситет 1 використовуеться для розрахунив.

Основш результата роботи буди повадомлеш 1 обговореш на:

• Всесоюзнш конференци по статищ та динамод просторових конструкщй (м.Кю'в

1985 р.)

• V, VI, VII науково-техшчних конференщях молодих вчених НД1БК (м. Кшв, 1984 р.,

1986 р., 1989 р.)

• Всесоюзнш науково-техтчшй трэда "Динамша енергетичних споруд" (ДЕБ-91) м. Москва, 1991 р.

• На науково-пракгичному ceMimpi "Сучасш проблеми мехашки конструкщй Чорнобильсько! АЕС", м.Кгав, 1998 р.

По теш дисертацн опубликовано 10 печатних po6iT. Проведет досшдження воображено в гауково техтчних звгеах НД1БК.

Структура дисертацц. Дисертацшна робота складаеться з вступу, чотирьох роздшв, висновку, списку використаних джерел (187 найменувань) • та чотирьох додатив. Робота викладена на 189 сторшках, 29 з яких додатки та 16 сторшок списку використано! лхтератури. Дисерташя шострована 47 малюнками (47 с.) i 4 таблицями (3

с-)

основний 3MICT

У BCTyni до дисертацн дано обгрунтування актуальное!! робота, подаш цшь та задач! досгаджень, наукова новизна та практична цшшеть робота, а також подаш вщомоста про ц апробашю та пубгакади. Приведет ochobhí положения дисертацй, яга виносятъся на захист.

В першому роздал! проведено огляд вггчюняних та зарубшашх конструктивних ршень баштових градирень: вантових та каркасно-обшивних; шшщщнчгшх, кошчних, гиперболгчних, пошпелюсткових, зб^рних i монолтшх. Розглянуп етапи розвитку башт градирень. Збшьшеш вимоги до полшшення техшко-еконошчних показшгав проекпв, наявшеть значних вирових вплив!в та необхщшеть будавницгва у сейсшчшк районах, вимагають поставити перед будавельною наукою задач! з створення нових ефекпшних методав розрахунку, здатних найбшып повно урахувати bcí особливосп конструктивних систем баштових градирень.

Проанажзоваш ochobhí теоретичш метода визначення налружено-деформованого стану оболонок, що подаш в роботах 1.Я.Амиро, В.А. Баженова, В.З.Власова,

A.Л.Гольденвейзера, Я.М.Григоренко, А.С.Дехтяря, В.А..Заруцького, О.Зенкевича, Б.Я.Кантора, В.В.Киричевсыеого, В.Н.Кислоокого, М.М.Крюкова, А.И.Лурье, А.Лява,

B.М.Миткевича, , А.П.Мукоеда, В.В.Новожилова, В.Г.Шскунова, А.О.Рассказова, А.С.Сахарова, И.Н.Соколовськой, В.С.Чершной, К.Ф.Черних, Э.С.Шишкина, Н.А.Шульги,. И.Альтенбаха, У.Габберта, Ю.Данкерта Д.Дейва, Х.Кепплера, С.Клейна, З.Кочик, Д.Наваратна, Д.Перси, Т.Пкана та шших.

Проведено аналЬ робк по розрахунку окремого класу оболонок обернення, оболонок гиперболгших градирень, розглянутих у роботах Е.М.Антонова,

A.А.Болтухова, А.П.Васил'ева, В.З.Власова, Ю.В.Верюжського, П.П.Драгулева, Б.Я.Кантора, С.И.Катаржнева, Л.А.Коган, Н.В.Колкунова, Ю.А.Кудинова, И.Мунгана, Ю.Н.Подильчук, Л.А.Розина, Н.А.Серова, Е.Вало, М.Гольчика, Б.Гурфинкеля, Л.Калчева, Р.Кондеры, ЮЛедвона, Д.В.Мартина, С.Рангелова, Х.Сальмана, А.Фнпера.

В роботах В.А.Баженова, А.Х.Гуляра, А.С.Сахарова, А.Г.Топора, В.И.Степашко розроблений новий вар1ант натваналтнного метода скшченних елеменпв, ор1штований на розрахунок тш неканошчноГ форми.

Обчислешм дискретних опор пперболоТдав обернення приводиться в роботах П.Л.Гоулда, С Л. Ли, Р.Е.Кончи, Х.Салмана, Л.С.Чидтата роботах imimx вчених.

Експериментальним досладженням оболонок градирень при риних впливах присвячеш роботи К.С.Абдурашидова, В.И.Андронова, А.А.Болтухова, А.А.Ьценко,

C.В.Клюкиной, Д.Е.Липовського, СЛ.Мар'ямиса, М.Мирсащова, Б.Н.Поволоцького,

B.А.Пономарьова, А.Б.Пуховського, П.О.Хамраева, А.Н.Чуйко, Г.Н.Шоршнева, В.М.Шуна, С.Т.Ф.Росса та шших.

Вьтыи та вимушеш коливання оболонок на ocHoei MCE та шших тдходав розглядались у роботах 1.Я.Амиро, А.Г.Асланяна, В.С.Гоюкевича, А.С.Городедького, Я.М.Григоренко, А.С.Жива, В.А..Заруцького, А.В.Каршшиной, С.Ф.Клованича, Н.В.Колкунова, В.Д.Лидського, А.Лява, В.А.Лясковец, А.М.Масленникова, В.И.Мячеккова, Л.Ю.Поверус, Р.К.Ряямет, И.И.Трапедина, А.Н.Фролова, Г.Б.Варбуртона, Д.Хигса та шших вчених.

Розрахунку npocxopoBoi роботи будовель та споруд присвячеш роботи Ю.1.Немчинова,А.В.Фролова, Н.Г.Мар'енкова, А.А.Козиря та iiunroc. Застосований метод просторових скшченних елемегтв (МПСЕ), в якому розрахункова модель будинку подаеться як система оболонкових просторових скшченних елеменпв (ПСЕ)

замкненого одно чи багатозв'язного поперечного перетину або вщкритого профили утворених розшаруванням конструкцй на горгаонтальш площини.

Подальшим розробкам МПСЕ вадносно до оболонок обернення, зокрема д баштових градирень, присвячена ид дисерташйна робота.

У другому роздал! одержат основш сговвщношення МПСЕ для розрахунку баш градирень. При розрахунку по МПСЕ оболокка роздшясться перетинаючим плотинами, проведеними перпендикулярно до Z на а вщокремлених кшьцеви котчних та щшндричних тонкоспнних просторових сюнченних елеменпв (мал.1), Я1 вщносятъся до класу оболонок нульово! гаусово? кривизни. Положения точки, щ знаходиться на серединшй поверхш оболонки задаеться криволшшними координатам а] = Б 1 а2 = ср, де Б - довжина дуги меридаана поверхш, вцрнчено! вщ певного полюс О; <р - куг, створений даною меридаальною площиною та початковою.

Мал. 1 Розрахункова схема оболонки обернення

а) схема розчленування на просторов! сганченш елементи

б) "г "-й просторовий сюнченний елемент у вигляда зр1заного конуса

Користугочись храднцшною методикою МСЕ та модификацию МПСЕ, можна записати матрицю жорсткосл просторового скшченного елемента у вигляда

[ k f> = Jf [Bjpf [D][Big] r(s) ds dip , (1)

о

де [ к ](г) "матриця жорегкосп ПСЕ;

[BjP] и [Bjg] - матрищ, гцо вщображають зв'язок мш дшсними перемещениями деяко1 точки ПСЕ i узагальненими перемнценнями йога вузлових лшш, що представляе собою результат застосування деяких диференщйних onepatopiB до матрищ функцш форми.

[D]- матриця пружних констант, що вмнцуе мехашчш характеристики материалу.

Вираз для матрищ мае ПСЕ з номером «г» може бути отримано у виглядо

[mf>=Jf [Ajh]r р[Аь] r(s) ds d(p. (2)

о

Де [ m ](т> • матриця мае ПСЕ за номером «п>; р - приведена плотшеть матер!ала конструкци; [Aik], [Ajh ] - матрищ функщй форм ;

Матршц [ k ]w i [ m ](г) е квадратюши. 1х порядок дор1внюе числу ступешв свобода просторового скшченного елемента (ПСЕ), який розглядаеться. Шсля того, як одержаш матрищ жорсткоста та мае ycix просторових скшченних елементав конструкци, отримаемо глобальш матрищ усього ансамблю складанням коефцденпв елеменпв, яга прилягають до вузлщ.

При розрахунку реальних об'екпв часто доводиться включати до реально! схеми дискретш зв'язки, що з'еднують м!ж собою тонкостшш ПСЕ. Оболонку градирш можна подати у розрахунковш cxeMi як Ha6ip цщпндричних оболонок обернення, а колони - як пружт зв'язки. Зв'язки подашо як лружш стержш постшного поперечного nepepi3y, що працюють тшьки на розтягання - стискання.

Жорсткост! зв'язюв включаються до матрищ жорсткос-ri yciei' системи елеменпв, при цьому матриця жорсткосп зв'язюв розглядаеться як деяка матриця жорсткосп просторового скшченного елемента зв'язюв.

npocropoBi елементи , з'еднаш пружними зв'язками у напрямках U, V та W, подаш на мал.2. При наявносп додаткових зв'язюв, поеднукга елементи «е» та «е+2», вони можуть буш об'еднаш в один ПСЕ зв'язив.

Мал.2. Просторов! елементи об'еднаш пружними зв'язками:

1-ПСЕ, 2-пружтй зв'язок у налрямку U, 3-пружнш зв'язок у напрямку V, 4-пружнш зв'язок у напрямку W.

Матрицю загасання просторового скшченного елемента [ с ]<г) можна подати у вигляда nuriioroi комбшаш матриць мае [т](1)тажорсткостей [k]w: [ с ](г) = ао [ m ]w + ai [ k ]<r), (3)

де аота aj - деяга коефоденти пропорцишос-ri, що харакгеризують сили загасання.

Якщо вщом1 матршц жорсткосп, загасання, мае та зовшшшх вгопшв для одного елемента, можна скласти матричне диференцшне р1вняння усього ансамблю синчених елемекпв

[М] + [С] {5} + [К]{5} + {F(t)} = 0, (4)

де {F(t)} - вектор зовшшпх вплив1в на елементи, {6} - вектор перемицень та його nepnri i друп |ij| - поэдт по часу.

Викладений алгоритм реалЬований на ЕОМ у виглядо новох вереи пробами КОНТУР, яка зберкае основш принципи та прийоми машинно! реал1заци МПСЕ, що покладеш в основу базисноГ вереи программ, яка призначаегься для розрахунку споруд, ортогональних у плаш, i бухцвель, як просторових систем.

Створена програма дозволяе розрахуватн споруди у виглядо тошсостпошх вккиметричних оболонок на статичш i динам1чт вшшви. Програма написана алгоршшчною мовою FORTRAN.

В якосп вюадно? шформацп для розрахунку по nporpaMi утворюються геометричш та ф!зичш характеристики елементав споруди, вели чини навантажень, в1домосп про прикладеш зв'язки.

Використання розглянутого тдходу для розрахунку оболонок обернення е подалыпим удосконаленням МПСЕ. При отримант матршц жорсткосп та матриц! мае оболонок обернення виявляеться особливкть МПСЕ, не властива традищйному тдходу МСЕ, який базуеться на розкладенш перемнцень та штенсивносп зовшшнього навантаження у ряди Фур'е. Основна вцшшшеть МПСЕ вад традищйного класичного МСЕ полягае в тому, що nepmi пнеть компонента BeicropiB координатних функщй характеризують деформацию оболонки як абсолютно жорсткого тша, а наступи в!дпов1дають депланадшм контуру поперечного перетину оболонки.

У третьому роздш дисертацн наведена методика та результата експериментальних дослзджень коливань зб£рио! эал13обетонно1 градирш ДарницькоГ ТЕЦ-4 в м.Кисв1 та дослщження зб!рно1 залззобетонно! панел! при статичних навантаженнях.

Мета експериментальних дослцркень коливань була в отримант достдних даних динам!чних характеристик тддослздного об'екга.

Вюшрювання коливань зб1рно! зашзобетонноГ градирш проводилось магштоелектричними сейсмоприймачами. Реестр ашя сигналу проводилась за допомогою евгголучового осцилографа Н041 У4.2 на рулонний фотопатр.

Розмнцешм в1бродатчшов проводилось за схемами зпдно з млркуваннями, що коливання градирш можна розглядати як там, що складаються з окремих складових деформацш:

•поступалъких горизонталь них коливань градирш в радоальному напрямку;

•крутильних коливань в горизонтальнш площиш;

•хитальних коливань у вертикальному напрямку.

Було реализовано 5 схем розмнцення в1бровим1рювально1 апаратури.

В результат! обробки осцклограф1чних запиЫв коливань визначеш амплпуди, побудоваш форми коливань градирш для верхнього кола жорсткосп та по меридаану (мал.З).

^.Соо I

о,ооо

Мал. 3. Форми коливань градирш при Т=0,2-0,3 с.

Статичш дослщження зб^рно! заназобетонно! фермопанел! ПГСБ-1-23-1 для ново! конструкцц зб1рно! зал1зобетонио1 градирш, площею зрошення 2300 кв.м, що була запроекггована шстшутом «Оргенергобуд« (м.Москва), були проведет на Свгагогорському завода ЗБВЖ.

Випробування були проведет, щоб установити вщповадшстъ результата випробувань контроль них зразмв панелей градирш до вимог БНШ 2.03.01-84 1 ДОСТ8829-85.

Шд час випробування вим1рктались величини навантажень, горизонталып перемйцення фермопанел! з ц площини в п'яти точках (у центра1 по середит кожного з чотирьох контурних ребер) за допомогою прогибом1рш Аютова, деформацп ребер та плити в площшп фермопанел1 - за допомогою електротензометрн.

В результат! проведених випробувань встановлено:

• первюно запроектована фермопанель ввдгавщае експлуатацшним навантаженням за умовами мщноеп, жорсткоста та тродшюспйкос'п;

• величина розкриття трпцин в зош роэтяжшня похилих ребер фермопанеш е вирнпальною ощнкою несучих властивостей зразка, що залежить вщ

розтягуючого вертикального навантаження [ майже зовам не залежить вщ горизонтального стискаючого навантаження.

Четвертой роздал присвячений перев1рщ вiporiднocтi запропонованого методу на ряда тестових прикладш 1 пор^внянню з експериментальними даними, а також чисельним дослщженням баштових градирен 1 цукросховища.

Було проведено пор1вняння чисельного, виконаного по програм1 КОНТУР, та анал1тичного рнпення доя щшндркчно! оболонки заванггажено! р1вном!рним внутр1шшм тиском. Розрахункова схема складаетъся з чотирьох, шести та десяти ПСЕ. Найбшыпе наближення до аналогичного ршення досягаеться атгпроксимаш ею оболонки за допомогою десяти ПСЕ.

Для цшпндрично! оболонки завангажено! р!вном1рно розподаленим навантаженням по колу, були проведет розрахунки при розподаленш оболонки на 10, 20, 30,40,100,200 ПСЕ.

Результата пор1внювалися з розрахунками, проведеними за методом Я.М.Григоренка. Зроблено висновок про достатшсть для практичних розрахушав використання схеми з 40 елемента. Пор!вняно з попередшм розрахунком потр1бна бшыпа кшыасть елементш через складшсть характеру навантаження. Установлено, що кшыасть вибраних елемензэв може залежати не тшьки вщ геометричних характеристик оболонки, але вщ граничних умов та характеру навантажень.

Розрахована консольна цилшдрична оболонка, що завангажена р1вном1рно розподаленим завангаженням по колу. Результата пор1вню вались з даними одержаними за методом, яюш викладений в роботах Я.М.Григоренка. При розподшу оболонки на 40 ПСЕ вщмши в прогинах складають 0,087/0,0807=1,0728, тобто на 7,28%, де 0,0807 -прогин, розрахований по програм! КОНТУР.

Визначеш частота та форми коливань тонко! цилшдрично! оболонки затиснуто! з двох бошв.

Проведет тестов! приклади розрахунку:

-цилшдрично! оболонки товщиною 0,1 м , довжиною 4 м та радиусом 1 м, затиснуто'1 з двох богав;

-коливань тонко* датндрично1 оболонки, затиснуто1 з одного боку; -коливань цюпндрично! оболонки з торцевим шпангоутом; -коливань консольно1 кошчно'1 оболонки.

Наведет чисельш дослщження зб1рнох затзобетонно1 градирш Дарницыко! ТЕЦ-4 м.Кшва (мал.4-б).

лбве

55,100

и

Мал. 4. Розрахункова схема градирш ДарницькоГ ТЕЦ-4:1-пружний зв'язок, що моделюе роботу грунту основя у напрямку и, 2-пружний зв'язок, що моделюе роботу грунту основи у напрямку

>

X, *0,О?5с Т5-0,О?5с Т(=0,0МС Т-, -0,0455с. Т5 = 0,01гС Тс = 0,059с

Мал.5. Узатальнеш форми коливань Мал. 6. Узатальнеш форми коливань

градирш, розраховаш без урахування градирш, розраховаш з урахуванням

пружного шару основи робохи пружного шару основа

В результата розрахунку, проведеного без урахування пружного шару основи, одержано перюд для перпки форми коливань Т=0,148 с, при розрахунку градирш з урахуванням пружного шару грунту з використанням набору функщй, як 1 в попередньому розрахунку, одержано максималышй период Т=0,205 с. Пор1внюючи результата отриманого розрахунку з результатами експериментальних дослцркень можна вданачши, що перюди коливань, яи одержат в результата розрахушав градирш Дарницько! ТЕЦ-4, близью до перюдав одержаних з експеримету. Пор1вняння одержаних графшв форм коливань дозволять прийти до висновку, що врахування грушу основи приводить до значних змш спектрального складу \ форм коливань градирш.

На основ! проведених чисельних дослдаень по визначенню перюдав та форм власних коливань градирш можна зробити наступил висновки:

1. Врахування податливоста основи може значно змшити власш частота. РЬниця з частотами при затисненш нижнього вузла ПСЕ фундамента може досягати 26%.

2. Врахування податливоста основи ¿статно вщображаеться на формах вшьних коливань.

3. Точний 36ir результатов розрахунку градирш з дапими експериментальних дослщжень гадтверджуе в1ропдшсть запропонованого методу.

4. МПСЕ у порхвнянш з МСЕ забезпечуе значну економто витрат машинного часу i часу на гадготовку вквдно! шформаци для розрахунмв за рахунок рйкого (на порядок i бшыпе) зменшмшя кшькосп невщомих розв'язувашм задач!.

Зпдно з договором мЬк ГИвденышроцукропромом Держагропрома та НД1БК на ocHoei завдання на розробку типового проекту силосного складу для зберхгання цукру мкткхстю 15 тис. тонн, виконано комплекс чисельних дослцркень. Отримаш результата були використахи при розробгц конструктивних рнпень стшки силосу з попередшм напруженням за допомогсю розтадкшано! зовш арматури. В результат! дослщжень, проведених НД1БК досягнута економ!я арматурнох сталх - 24 т, арматурних каната - 4т, бетону - 130 куб.м. Передбачуваний економхчний ефект за рахунок використання даних розрахунку автора складе 3 тис.крб. (в цшах 1984 р.) на одшй силосшй банцд.

Проведет чисельш достдження по npotpaMi КОНТУР зал1зобетонно! градирш висотою 150 м. На ochobI конструктивного ршення градирш прийнята схема, складена з 12 ПСЕ. Для розрахунку, виконаного по nporpaMi КОНТУР, задан! характеристики дев'ятнадцяти тишв ПСЕ, так як з другого по восьмий ПСЕ складаються з оболонки та ПСЕ ребер жорсткосп.

Одержаш узагальнеш форми коливань та перюди коливань градирш. Урахуванга податдивостх основи значно змппое власш частота та форми коливань. Вщмшшсть вщ частот основного тону коливань, одержаних з урахуванням затиску конструкцц в ochobi складае до 36,6%. Результата проведених дослдаень передано до ПО ТЕП (м. Санкт-Петербург) для використання в проектнш пракгиш. Дана методика дозволяс ощниги просторову деформатившсть оболонки бапгги та здшснювати рацюнальне конструювання. Одержаний економ1чний ефект складае 35-40 тис.крб. (в цшах 1984 р.) для одшех градирнх.

виснов ки

Одержат в дисергашйшй роботп науюш та практичш результата можуть бути сформульоват наступним чином:

1. Метод просторових скшченних елеменяв отримав свш подалыпий розвиток стосовно дослцркення баштових градирен, що дозволяе пор1вняно з традицшним МСЕ. значно зменшига роз,\ири матриид жорсткоста та мае i3 забезпеченням необходим точност! обчислень. Запропоноваш HOBi просторов! сганченш елементи у виг ляд 3pi3aHoro конусу та цшпндра, а також елементи, що моделюють роботу пружнт зв'языв.

2. На основ1 просторового eapiainy теорн розрахунку оболонок обернення розроблено алгоритм i складено статичну та дттпчну верей обчислювальшн программ КОНТУР.

3. Проведет експериментальт доследження 36ipH0i за)нзобетош!о1 градиры Дарнидькох ТЕЦ (м.Ктв). Одержат частота та форми коливань баштово! градирт.

4. Викорисговуючи розроблену програму, дослщжет власт коливання оболонок обернення та баштових захпзобетонних градирен высотою 55 i 150 м. Одержат першда та форми коливань 36ipHoI залззобетонно! градирт Дарницько! ТЕЦ (м.Ктв). Для nepmoi форми коливань перюд дорхвнюе 0,2 с.

5. Поршняння отриманих теоретачних даних з експериментальними, а також результатами досшджень шших автор1в, тдгверджують достоверность розробленого алгоритму та методики розрахунюв коливань баштових градирен. Виконат розрахунки коливань цилшдричних та кошчних оболонок з разними умовами затиску i розподшом мае. Так, максимальш розрахунхов! перюди коливань градирт Дарницькох ТЕЦ-4, попадають у даапазон перюдав, яи зафшеоваш при експерименгальних досладженнях. Це дозволяе рекомендувати розроблену методику розрахунку для ц практичного використання при проеюсуванш розглянутих споруд.

6. Продемонстровано, що запропоновашш метод може бути використаний в розрахунках не пльки градирень, але i шших споруд, яи мають форму оболонок обертання. Пщтвердженяям цього е чисельш досл!дження цукрового сховища, яке мае ддаметр 30,3 м i мае форму тонкостенного цшпндра, розрахунки якого виконат з використанням розроблено! програми КОНТУР.

7. Результата дисертацшнш робота використаш при виконант наукових дослщжень по держбюджетшй та гоепдопшрнш тематиках, вщ впровадження яких в практику проектування отртайно економ1чний ефект.

У подалыиому роботу по досшджешпо коливань та напружено-деформащйного стану баштових градирекь доцшьно розвивати в напрямку вивчення просторовоГ роботя з урахуванням ф1зично1 нешшйносп xtarepiajiy конструкцш.

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ПО ТЕШ ДИСЕРТАЦЙ

1. Поклонский В. Г. Пространственные конечные элементы для расчета оболочек вращения. - В кн. Ю.И. Немчинова. "Метод пространственных конечных элементов (с приложениями к расчету зданий и сооружений)"- Киев: НИИСК, 1995.-С. 167-188, - С. 193-196, Приложения 1, 2. - С. 340-357. (Автору належить 40% вщ указаного об'ему публшацп, включаючи вивод формул).

2. Поклонский В. Г. "Основные соотношения для уравнения равновесия при динамическом расчете башенных градирен на основе МПКЭ". В кн.: Расчет и испытания строительных конструкций. Сб. материалов VI конференции молодых ученых НИИСК Госстроя СССР. - С. 239-243. Деп. во ВНИИС 30.03.87г. N7806.

3. Фролов А.В., Козырь В.Г., Поклонский В.Г. Пространственный расчет сооружений с учетом моментного напряженного состояния по программе КОНТУР. В кн.: Исследование пространственных систем, конструкций зданий и сооружений. - М.: ЦНИИСК. 1986. - С. 14-19. (Ochobhî положения розрахунку вккиметричних оболонок, розрахунок круто boï цилшдрично1 сболонки).

4. Nemtchinov Ju.l., Poclonsky V., and al. The Spatial Finite Element Method for Analysis of Buildings and Structure. -30 Anniversary of 1ASS CI1-IS sept, 1989., 10 Years of progress in Shell and Spatial Structures-Madrid 1989. vol. 5: Numerical Methods. - 20 p. (Застосування МПСЕ для розрахунку оболонок обернення).

5. Немчинов Ю.И., Фролов А.В., Поклонский В.Г. и др. Программный комплекс для расчета зданий и сооружений методом пространственных конечных элементов ( КОНТУР). Аннотированный каталог программ для ЭВМ. Е 1.2.14. Отраслевой фонд алгоритмов и программ для ЭВМ. КиевЗНИЭП, 1986. - С.13. (Модул) розрахунку оболонок).

6. Немчинов Ю.И., Фролов А.В., Марьенков Н.Г., Поклонский В.Г. и др. Метод пространственных конечных элементов и его применение в задачах статики и динамики пространственных конструкций.-В кн. Совершенствование эксплуатации и

ремонта корпусов судов /Тезисы докладов III Научно-технической конферен Калининград. - 1981.- С. 123-125. (Розрахунок баштових градирень ¡3 застосут програми КОНТУР).

7. Кретов В.И., Поклонский В.Г., Щербенко Э.А. Исследование динами характеристик сборной железобетонной градирни. Тезисы докладов V Всесо конференции по статике и динамике пространственных конструкций. Киев. ] 1985 .-С. 108. (Частка автора 85%, експериментальт дослвдження, обробка та результате).

8. Немчинов Ю.И., Марьенков Н.Г., Поклонский В.Г. и др. Прогр! аппаратный комплекс КОНТУР - ПЭВМ расчета многоэтажных зданий на стати и сейсмические нагрузки и воздействия. Сб. тезисов докладов и сообщений си состоявшегося в г. Черновцах 8-9 октября 1992 г. «Обеспечение надежности жш гражданского строительства в сейсмических районах Украины» -Киев. 1992. - С. (Алгоритм розрахунку вккиметричних споруд).

9. Поклонский В. Г. Определение динамических характеристик бал градирен при проектировании в сейсмических районах. Сб. тезисов доклг сообщений семинара состоявшегося в г. Черновцах 8-9 октября 1992 «Обеспечение надежности жилищно-граждакского строительства в сейсми районах Украины» -Киев. 1992, - С. 67-68.

10. Немчинов Ю.Й., Марьенков Н.Г., Поклонский В.Г. и др. Автоматизирс система вибродиагностики железобетонных конструкций объекта «Укрытие» Первая всеукр айнская научно-техническая конференция «Научно-практа проблемы современного железобетона». Сборник тезисов. Киев. 1996. - С. 3! (Методика обробки результата експериментаяьних дослщжень).

АНОТАЦЫ

Поклонський В.Г. Конструкцц ребристих оболонок градирен та розрах} статичш та динам1чш впливи на основ! методу просторових скшченних еле» Рукохшс.

Дисертащя на здобутгя вченого ступеню кандидата техшчних и; спещальшстю 05.23.01 - будавельш конструкцц, будшл1 \ споруди. Науково-дос шститут будоельних конструкцш. Кшв, 1998.

Дисертацк присвячена анатзу конструктивних рш!еш. баштових градирен та !х розрахунку на основ! методу просторових скшченних елеменпв (МПСЕ) на статичш та динам гаи вплнви.

Запропоноваш шш просторов! сынчент елементи у вигляда зр!заного конусу, цилиндру та елементи пружннх зв'язив. Розроблено алгоритм та складена програма розрахунку. Шд нас експерементальних дослщженъ зареестроват частота та форми коливань баштово! градирш, яю дозволяють обгругаувати виб1р динам1чноУ овднки рппень при розрахунку таких градирен. Виропдшсть розробленого апарату та методу розрахунку нерев1рена на тестових прикладах та при порЬнянт з результатами дослвджень. Виконат чиселып досладження башт градирен та сховшца цукру у вигляда тонко сп нно го цилшдру.

Ключов1 слова: динам1чш розрахунки, баштов1 граднрш, експерементальш дослщження.

АННОТАЦИЯ

Поклонский В.Г. Конструкции ребристых оболочек градирен и их расчет на статические и динамические воздействия на основе метода пространственных конечных элементов. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. Научно-исследовательский институт строительных конструкций. Киев, 1998.

Диссертация посвящена анализу применяемых конструктивных решений башенных градирен и их расчету на основе метода пространственных конечных элементов (МПКЭ) на статические и динамические воздействия. Предложены новые пространственные конечные элементы в форме усеченного конуса, цилиндра и специальные элементы «упругих связей». Разработан алгоритм и составлена программа расчета. Проведены экспериментальные исследования железобетонной градирни Царницкой ТЭЦ-4 в г. Киеве. Зарегистрированы частоты и формы колебаний градирни, которые использованы при обосновании динамической модели. Достоверность заработанного аппарата и метода расчета проверена на тестовых примерах и при сопоставлении с результатами экспериментальных исследований. Выполнены

численные исследования башен градирен высотой 55 м. и 150 м., а также сахарного хранилища в форме тонкостенного цилиндра.

Ключевые слова: динамические расчеты, башенные градирни, экспериментальные исследования.

ABSTRACT

Poclonsky V. Construction of rib covers solt-works and their calculation on statical and dynamical loading on base of Spatial Finite Elements Method. Thesis for a candidate's degree by specialty 05.23.01- Building constructions, buildings and structures. Scientific and Research Institute for Building Structures. Kiev-1998.

Analysis constructive decision of tower solt-works and calculation on base of Spatial Finite Element Method under Statical and Dynamical Loading the dissertation is devoted. New Spatial Finite Elements in form of truncated cone, cylinder; special elements «resilient tie» were proposed in work. Algorithm and program were realized. Analysis pre-fabricate ferro-concrete solt-works Darnitskaya TEC-4, t. Kiev, were carried out. Frequency and form oscillation of solt-work were recorded and used for basing dynamical modal.

Comparison of experimental and theoretical dates shows the practical value of the proposed methods. Numerical research tower solt-works height 55 m and 150 m and storehome of sugar in form of thin-walled cylinder were realized.

Key words: dynamical calculation, tower solt-works, experimental research.