автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Местная устойчивость гофрирования стенки цилиндрических зернохранилищ при сдвиговом воздействии

РГб од

ГОССТРОЙ РОССИИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСШГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛВДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕЮТй -ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНЫХ ПРОБЛЕМ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ имени В. А. КУЧЕРЕНКО /ЦНИИСК имо Нучеренко/

На правах рукописи

А

СТРЕЛЬЦОВ Илья Викторович

уда 69.09??631.243.32

МЕСТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ГОФРИРОВАННОЙ СТЕШИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗЕРНОХРАНИЛИЩ ПРИ СДВИГОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Специальность : 05.23.01 - строительные конструкции,

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Госу -дарственном Центральном научно-исследовательском и проектио-экс-пернментальном институте комплексных проблем строительных конструкций и сооружений им. В.А. Кучеренко /ЦНИИСК им.-Кучеренко/.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических наук, профессор

В.И. ТР08ИЮВ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОПГОНЕНТЫ - доктор технических наук

П.Г. ЕРЕМЕЕВ

кандидат технических наук, профессор D.M. ДУКАРОШЙ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - ЦНИИЭПСельстрой

' у ..¿So

Защита состоится " S 1993 г. в /г часов иа

заседании специализированного совета Д.033.04.01 по защите дне -сер^еций на соискание ученой степени доктора технических неук при Ордена Трудового Красного Знамени Государственном Центральном на-учш-шселадоватеяьском и проектно-вксперяментальном институте ком-шгакеннх проблем строительных конструкций и сооружений им. В.А. КучвренкОо

Адрес института: 109<Ш„ Москва, 2-я Институтская ул.? Доб.

С диссертацией можно ознакошться в библиотеке шнетмтута.

Автореферат разослан » c<?f/T>J?£fi91993 года.

Учашй секретарь саеадааякэмрошдаого совета: к&вдндав технических неук

С.Ао ШРОБЬЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Ежегодные потери зерна составляют 25-30^ от выращенного урожая и во многом обусловлены отсутствием в зср-нопроизводящих хозяйствах оборудованных зернотоков, зернохранилищ и пунктов послеуборочной обработки. Планируемое строительство традиционных железобетонных хранилищ, с учетом списания ветхих м полностью амортизированных складов, а также перспектив ежегодного роста производства зерна, приводит к дефициту емкостей более чем на 80 млн. тонн. Однако, применение железобетонных хранилищ не продиктовано ни технологическими, ни эксплуатационными особенно -стями хранения зерна, поэтому, наряду с использованием и совершенствованием железобетонных хранилищ, возможны и принципиально иные решения, позволяющие резко удешевить и ускорить их возведение.

Одним из перспективных направлений является строительство металлических зернохранилищ высокой степени заводской готовности. Мировой опыт применения быетровозводкмых металлических зернохранилищ показал их высокуп эффективность, которая обеспечивается относительно небольшая! трудовыми и материальными затратами при изготовлении, «онтазе и з эксплуатации, что приводится конечном итоге к енкзеюкэ удельной стоимости хранимого продукта.

В ЦНИКСК еу„ Кучеренко, на основе индустриальной отечественной технология, разработаны стальные зернохранилища с емкостями из тонколистовых гофрированных панелей, не уступающие по технихо-экономичесЕЕн ппкгзателяц лучшим зарубежным • аналогам. 'Осуществляется опытное юс строительство. Актуальность исследования определяется значительная потребностью сельского хаз.чйс^па в подобных сооружениях, ¡зффежтивгастап предлагаемой понструк-

цтп1 с одной стотога; калапсучзшззстьз ее действительной ргбети , отсугстем гсобходтс-шх для плротого внедрения

Цельв работы является разработка рекомендаций по проектировании цилиндрических емкостей зернохранилищ с тонкой гофрированной стенкой на основе экспериментальных к теоретических исследований их нааргаенно-дефоршрованного состояния.

Научную новизну работы составляют следующие результаты выносимые на защиту:

- результаты теоретических исследований напряженно-деформированного состояния вариантов расчетной модели емкости при воздействии статической горизонтальной нагрузки;

- результаты натурных испытаний 500-тонной емкости опытного образца зернохранилища на горизонтальную нагрузку;

- результаты экспериментальных исследований работы тонколистовых гофрированных панелей при сдвиговом воздействии и совместном воздействии сдвига и равномерного внешнего давления;

- результаты теоретических исследований прочности, устойчивости и деформативно сти цилиндрических гофрированных панелей ври сдвиговом воздействии и совместном воздействии сдвига и равномерного внешнего давления;

- инхенерная методика расчета панелей цилиндрической стенки емкости.

Практическая значимость работа заключается в возможности использования полученных результатов при проектировании зернохранилищ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на международной конференции по зернохранилищам, г. Киев, 1991.г.;

- на XXXII и XXXIII научно-технических конференциях профес -сорско-преподавательского состава, научных работников и аспиран -тов Усть-Каменогорского строительно-дороЕного института в 1992 е

J.S93 г1, г.;

- на сзкцлях каучно-теяздчзского совета Отдела прочности г. шгге Яори металличэския яокгтрукций ЦНИИСК ет. Кучерепзо в 12911993 р.г.;

- по результатам работы публикуется две статьи.

Структура гг объем работа« Диссертация состоит из введения,

четырех глаз,, основных выводов, списка литературы и прилозений . Общий объем'работы 165 страниц, из нкх 59 рисунков на 57 страницах, № таблиц на 16 страницах. Список литературы зклвчает , 95 наименований.

Работа выполнена з 1990-1993 г.г. а Отделе прочности п ног;гс бори металлических конструкций ЦЕййСК Hi. В.А. Кучеренко.

ГОДЕЕШЗЗ РАБ01Ы

Во заегения обоснована актуальность теш, поставлены цель п задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работу.

В первой главе дан краткий обзор современного состояния вопросов проектирования :: исследований металлических зернохранилищ.

■Рассмотрены объемно-планировочные и конструктивные решения зернохранилищ, применяемых в отечественной и зарубежной практике, прнве,г/; !.-ы технико-экономические показатели зернохранилищ различных

Исследуемые далее быстровозводише стальные зернохранилища типа "Модуль-2" состоят из четнрех отдельно стоящих мембранно-кар-каскых емкостей с плоским днищем вместимостью по 75, 150, 250 , 500 или 1000 т, сблокированных вокруг вертикальной нории и оборудованных устройствами для механизации загрузки-выгрузки зерна, а такзе средствами контроля и регулирования режима его хранения.

Каадая из емкостей предстазляет собой подкрепленную тонко -

- б -

стонную цилиндрическую оболочку с конусной кровлей^ установлен -ную на железобетонный фундамент-цоколь» см, рисЛ.

Каркасом кровли является ребристо-кольцевой конус, собираемой из плоских щитов. Ограждающая часть - секториальше панеш из оцинкованной стали толщиной 0^8 т* На монтажа панели крепж» ся к каркасу кляммерами, а юс смежные кромки в радиальном направлении объединяются одинарным Стоячим фальцам.

Основной конструктивный элемент цилиндрической стенки емкости - изогнутая по заданному радиусу унифицированная болыаераз -мерная панель /4680 х 117 2 мм/ с двумя трапециевидными гофраш я профилированными криволинейными кромками, изготовленная из оцинкованной стали С 235 толщиной 0,6-1(2 мм, см рис„2» По высоте сооружения панели располагаются в шахматном порядке, в несколько ярусов, при этой каждая из них через равные промежутки крепится к четырем стойкам каркаса» выполненных т швеллер»,с помощью дебелей. Горизонтальные стоки емежких панелей замкового типа, верти -кальные - внахлест, с прокладкой ленточного герметика,,

Особенностью конструктивного решения емкостей зернохранилища является отсутствие горизонтальных и связевнх элементов стержневого каркаса. Геометрическая неизменяемость и пространственная работа сооружения обеспечивается при этом обшивкой из тонколясто-вых гофрированных панелей, в частности, за счет работы юс на сдвиг.

Все металлоконструкции зернохранилища заводского изготовде •» ния и поставляются на строительную площадку комплектно. Монтаж • емкостей осуществляется бескранорнм способом, методом подрациза -ния.

Современные металлические зернохранилища в большинстве случаев представляют собой тонкостенные оболочки, подкрепленные сеткой

РисЛ. Мембранно-каркасная емкость стального зернохранилища типа "Модуль-2" вместимостью 500 тонн

1-кровельные панели; 2-каркас кровли; 3-обвязочное кольцо; 4-стойки? 5-днище; б-фундамент-цоколь; 7-гофрированные панели стенки; 8-засыпка

Рис.2. Унифицированная панель цилиндрической стенки емкости

ребер жесткости. Значительный вклад в развитие теории расчета таких сооружений внесли И.Я. Амиро, В.З. Власов, A.C. Вольмир, Э.И. Григолюк, А.Л. Гольденвейзер, В.А. Заруцкий, А„И. Лурье, Х.М. Муш-тари,- В.В, Новожилов, П.§„ Иалкович, С. И. Тимошенко и многие другие авторы. Сложность аналитического расчета обуславливается не -обходимостыо использования нелинейных теорий гибких оболочек, в связи с этим, многие исследователи в последнее время отдают предпочтение численник методам, позволяющим решать широкий круг задач по прочности и устойчивости сооружений, в том числе и типа под -

крепленных оболочек.

Теоретические исследования работы емкостей зернохранилища при различных нагрузках, выполненные численными методами, показали, что неблагоприятными с точки зрения устойчивости цилиндрической стенки являются сочетания нагрузок, включающие горизонтальное /например, ветровое/ воздействие на незаполненную зерном емкость. Пии этом выключение из работы сжатых участков панелей стенки, вслед-

стэие местной потери устойчивости, приводит к резкому возрастанию напряжений во всех элементах конструкции»

Наиболее достоверно оценить фактическую степень участия тонколистовой обшивки в работе пространственной системы емкости мол-но путем натурных испытаний. Учитывая невозможность моделирования в эксперименте ветровой нагрузки, было предложено осуществлять загружение горизонтальной статической силой эквивалентной суммарному ветровому воздействию.

Во второй главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований работы порочней 500-тонной емкости опыт -кого образца зернохранилища при воздействии статической горизон -тальной нагрузки, приложенной в уровне верха цилиндрической части.

На этапе подготовки натурного эксперимента теоретически изучено напряженно-деформированное состояние двух вариантов расчетной модели сооружения. По первому /модель Ш/ - предполагалось частичное выключение панелей стенки из работы вследствие местной потери устойчивости, :-!то достигалось путем задания уменьсенного модуля упругости та материала, по зторо?<у /модель N-2/ - обсивка участво-зало. в работе пространственной системы полностью. Исследования выполнялись в линейкой постановке, с использованием стандартного вычислительного комплекса "Парсек" /УкрНЖПСК/, роа.т/.зующзго метод хснечыгх элементов.

До начала натурных испытазгий выполнено детальное освидетельствование емкостей опытного образца зернохранилища, построенного в колхозе "Искра" Краснодарского края. Установлено, что характерными несовершенствами элементов цилиндрической части являются пологие синусоидальные погиби гладких участков стеновых панелей по полуволне з поперечном направлении и до трех полуволн в продоль -нем, а тахске отклонения о Си стоек от вертикали в радиальном и тан

генциальном направлениях. Для учета на стадии проектирования влияния начальных несовершенств на насупит» способность конструкции, на основе статистической обработки полученных данных, определены расчетные значения геометрических параметров неправильностей при принятой технологии изготовления и монтажа емкостей:

- стрелка погиби гладких участков панелей стенки: ^ =5,3 Ь ;

- отклонениэ верха стоек от вертикали:

- в радиальном направлении: ^ =1/155 Н ;

- в тангенциальном направлении:^ =1/70 Н , где £ - толЕртна листа панелей, И - высота стоек каркаса.

Целью натурных испытаний было изучение действительной работы и напряженно-деформированного состояния элементов порожней емко -сти зернохранилища при воздействии горизонтальной нагрузки.

Нагруаение осуществлялось путем стягивания двух соседних емкостей с помощью натяжного устройства, состоящего из тяг, стязных муфт и траверс. Горизонтальная сила прикладывалась в уровне верха цилиндрической части сооружения и равномерно распределялась на три стойки каркаса. Величина контрольной испытательной нагрузки пригашалась окзивалектной суммарному расчетному ветровому воздействию для района и составляла В=60 кН. Напряженно-деформированное состояние элементов исследовалось олектротензометрическим способом, перемещения и прогибы измерялись с помощью прогибомз-ров. Достоверность результатов обеспечивалась трехкратным повтором каццого из. отапов испытаний и последующей статистической обработкой полученных данных.

Установлено, что характерной особенностью работы порег.нзй емкости при горизонтальном воздействии, начиная с нагрузки Р=1Ь кН /¿Ж от контрольной/, является образование протяженных наклонных выпучин по направлении главных растягивающих напряжений, возникающих вследствие местной потери устойчивости гладях участков

панелей цилиндрической стенки между трапециевидными гофрами в зоне действия сдвиговых и сжимающих усилий. После образования вы -пучин конструкция сохраняла несущую способность до контрольного значения испытательной нагрузки, при этом поперечное сечение емкости приобретало каплевидную форму симметричную относительно оси действия силы. Максимальные горизонтальные перемещения верха передней и задней к силе стоек составляли соответственно 17,1 и 7,1 мм, а особенностью процесса деформирования являлось ускорение роста перемещений до 1,4 раз после потери устойчивости гладких участков панелей стенки.

Сравнение результатов экспериментальных и теоретических исследований напряженно-деформированного состояния элементов порожней емкости при горизонтальной нагрузке показало значительное их расхождение /до двух порядков/, что объясняется совокупностью различных обстоятельств неучтенных в расчетах, в том числе: нелинейностью поведения реальной конструкции, конструктивными особенностями сооружения, влиянием начальных несовершенств и т.п. Отмечено, что экспериментальные значения легат менду соответствующими теоретическими, полученными для расчетных моделей с частичным и полным включением панелей стенки в работ;/ пространственной системы емкости, в большей мере тяготея к последней. Для приближения работы линейной расчетной модели к работе реальной конструкции предложены коэффициенты, позволяющие оценивать компоненты напряженно-деформированного состояния емкости при горизонтальных воздействиях::;

- для приведенных напряжений плосконапряженгих участков панелей стенки: =1,70;.

- да продольных усилий в стойках каркаса: ^ =0,37

- для горизонтальных перемещений стоек в радиальном направ-

лении: % =2,49.

Натурные испытания позволили выявить особенности работы сооружения и его элементов при горизонтальной нагрузке, однако, полученные результаты во многом носили качественный характер и не давали ответа на ряд вопросов. Для детального изучения работы и напряженно-деформированного состояния обшивки емкостей при сдвиговом воздействии выполнены экспериментальные исследования фрагментов панелей цилиндрической стенки, результаты которых приведе-дены в третьей главе.

В качестве объекта исследования принимался фрагмент натурной панели стенки, заключенный между соседними стойками каркаса, см. рис. 2, шарнирно-неподеижно закрепленный по кромкам в направлении образующих и со свободными криволинейными кромками. Опытные образцы изготавливались из оцинкованной стали С235 толщиной I мм.

Испытано четыре серии образцов одинакового поперечного профиля радиусом £ =3,0 и; £ =4,5 м; £ =6,0 м и & = 0-0 /плоский/ при фиксированных уровнях равномерного внесшего давления с^ =0; 400 и 850 Па, направленного к центру кривизны элементов. Напряженно-деформированное состояние фрагментов исследовалось электротен-зометрическим способом. Прогибы и перемещения измерялись с помощь» прогибомеров. Достоверность результатов обеспечивалась трехкратным повтором каждого из этапов нагрукенкя и последующей статистической обработкой полученных данных. ,

Установлено, что цилиндрические гофрированные панели воспринимает сдвиговые усилия, работая как в докритической, так и закри-тической стадиях. Закритическая стадия работы панелей при сдвиге характеризуется образованием протякенной наклонной вылучины, возникающей ^следствие местной потери устойчивости гладкого участка между трапециевидными гофрами. Величина критической сдвиговой силы местной потери устойчивости с увеличением радиуса

. панели и /;:::::/ разномерного внешнего давления, см. рис.4. Пере -ход в закритическую стад®: происходи? скачкообразно, с "хлопком", при упругой работе материала фрагмента.

Отмечено, что при занритическом деформировании панели, прогиб в центре выпучивания равен удвоенной стрелке подъема гладкого цилиндрического участка между трапециевидными гофрами, в пределах которого расположена складка. Таким образом, по оси выпучины , форма поверхности оболочки в закритической стадии может быть получена зеркальным отражением исходной.

.Угол сдвига панели в целом пропорционален сдвиговой нагрузке в докритической и закритической стадиях ее работы, при этом в момент образования выпучины первоначальные параметры пропорциональной зависимости скачкообразно изменяются.

Установлено, что противолежащие гофры панелей при сдвиговом воздействии деформируются по двум полуволнам синусоиды с перегибом вблизи середины пролета образца /хососимметричная форма/» При равномерном внешнем давлении деформирование образца происходит по симметричной форме с максимумами прогибов в середине пролета. Совместное воздействие сдвига и равномерного внешнего давления характеризуется наложением нососишетричной формы деформирования от сдвигового воздействия на симметричную от равномерного внешнего давления, соответственно, прогибы в точках увеличиваются иле уменьшаются в зависимости от совпадения знаков перемещений от каждой из нагрузок в отдельности.

Распределение главных напряжений при одвиговоы воздействии на панель имеет центрально-симметричный характер с максимумами в углах глада я участков кезду гофрами и у вершин выпучины в закри-тпческой стадии работы, при 'этом по границе выпучивания наблюдается значительные» местные деформации изгиба. Наибольшие напряжения з гофрах гозгакаят на ггс верхних фибрах вблизи четвертей про-

лета, при этой напряжения в трапециевидных гофрах превышают соответствующие в профилированных криволинейных кромках до 30%.

Остановлено, что при сдвиговой нагрузке и совместном воздействии сдвига и равномерного внешнего давления панели утрачивают несущую способность вследствие потери устойчивости стенок трапециевидных гофров в сечениях вблизи четвертей пролета образца при при упруго-пластической работе материала. Характерно, что предель-

V

нал сдвиговая нагрузка, воспринимаемая панелями, превосходит кри- . тическую местной потери устойчивости гладких участков между гофрами до 2,5 раз, поэтому учет закритической их работы в расчетах весьма целесообразен.

Выполненные экспериментальные исследования позволили нако -пить материалы о действительной работе мембранно-каркасных емкостей и получить количественные данные об их напрякенно-деформиро-ванном состоянии под нагрузкой, необходимые для разработки методик расчета элементов конструкции.

Четвертая глава посвящена разработке инженерной методики, расчета тонколистовых гофрированных панелей цилиндрической стенки емкости.

Рассмотрен пологий < 1/15 фрагмент цилиндрической

гофрированной панели, заключенный между соседними стойками каркаса, см. рис.2, шарнирно-неподвижно закрепленный по кромкам в направлении образующих и со свободными криволинейными кромками. Работа материала- полагалась упругой.

Для теоретического определения значений критических сил местной потери устойчивости, напряжений и прогибов гладких участков между гофрами гибкостью Я - > 600, на основе результатов экспериментальных исследований, предложена аналогия с продавлива-нием цилиндрической поверхности боковым давлением натянутой на оболочку нити, ось которой совпадает с осью выпучины при закри-

тическом деформировании. При некотором натяжении нити» т , оболочка теряет устойчивость с образованием протяженной области продавливания вдоль линии прилегания нити, а сама нить занимает при этом положение по хорде кругового сегмента, см. рис.3, б.

Рис.З. Аналогия форм закритического деформирования оболочки

а/ при сдвиговом воздействии; б/ при продавливании

поверхности боковым давлением нити

1-ось вкпучиш при сдвиговом воздействии; 2-граница области выпучивания; 3-центр выпучивания; 4-ось нити; 5-исходное положение поверхности оболочки; 6-закритическое положение поверхности оболочки; 7-положение нити при закритическом деформировании оболочки.

Заменяя действительную схему усилий при сдвиговом воздзйст-

вии на оболочку, сы„ риСо31а8 статически эквивалентной с усилиями растяхения-схатия вдоль диагоналей, см. рис.3,6, и пользуясь известным выражением дня критического натяжения нити, полученным А„В. Погореловым, после преобразований получаем:

4* - /,79 Ц ^ . (I)

где - критическая сдвиговая сила по кромкам панели;

^ = 4 - коэффициент перехода от натяжения условной ни-

ти к сдвиговым усилиям по кромкам панели; О - пролет панели; & - ширина участка со складкой;

- угол наклона оси вьтучины;

- кривизна цилиндрической панели;

£п - нормальная кривизна панели в направлении нити; ^ - толщина панели; Е - модуль упругости материала панели. Представляя равномерную поперечную нагрузку как боковое давление натянутой на ободочку нити:

% - " 9> ) , (2)

. I ' [Гп /

где - критическая сдвиговая сила по кромкам панели

при совместном воздействии сдвига и равномерного внешнего давления, направленного к центру кривизга элемента;

^ - равномерная внешняя нагрузка; Л, Е, ¿, $п - то ге, что и в (I) .

Аналогично, при воздействии на пакэль только равномерного внешнего давления, направленного к центру кривизны?

из , (

Г а аС

где о, - критическое разномерное давление, соответству-

_ /

ющее продавливанию участка панели длиной ¿7 ;

<1,£, - то же, что ив (I).

Сравнение экспериментальных и теоретических значений критических сил местной потери устойчивости гладок участков гофрированных панелей показало удовлетворительное их соответствие, см„ рис.4, относительное расхождение не превышало 1556.

200

400 600 800 1000 ^

Па

Рис.4. ¿Зависимость критической сдвиговой силы местной потери устойчивости гладких участков гофрированных панелей от равномерного внешнего давления, -о- - экспериментальные значения; - - теоретические значения.

Прогиб в центре выпучивания при закритическом деформировании панели определен как удвоенная стрелка подъема гладкого цилиндрического участка между трапециевидными гофрами, в пределах кото -рого расположена складка:

Л - 2Я- Сё'ар сС)-

где Л - прогиб в центре выпучивания гладкого участка;

Я - радиус цилиндрической панели; - то же, что ив (I).

Полагая, что напряжения у вершин выпучины и в условной нити равны, и определяя общее перемещение концов нити, связанное с выпучиванием оболочки, как разность длин дуги и хорды кругового сегмента, см. рис.3,б, при упругой работе материала:

А

3/2

\ГГп

Е ; , (5)

Зс/ (Гп

где 6Г - напряжения у вершин выпучины при закритическом

деформировании гладкого участка;

Л - прогиб в центре выпучивания; £п> £, - то же„ что и в Ш .

Для учета совмеитнай-: работы гладких участков панели и подкрепляющих элементов, /гофров/' использован прием включения в расчетное сечение гофров части: ойотчкич Ширина включаемых участков опре -делена по действительным, геометрическим характеристикам гофров, путем сравнения экспериментальных и теоретических значений их прогибов при различных видах нагружения панели.

Установлено, что при работе гладких участков на растяжение, в расчетное сечение трапециевидных гофров следует включать участки оболочки шириной // =28 £ от точек перегиба, а при сжатии -принимать $/ =0, см. рис.5. Момент инерции гофра при изгибе в сво(.'й плоскости в обоих случаях вычисляется относительно оси, совпадающей с ближайшей поверхностью оболочки, см. рис.5.

На основе полученных результатов разработаны рекомендации по расчету гофрированных панелей цилиндрической стенки мембран -

но-каркасных емкостей стальных зернохранилищ типа "Модуль-2" , предназначенные для применения в инженерной практике.

Рис.5. К определения геометрических характеристик гофров

В приложения вынесены некоторые материалы экспериментальных исследований начальных несовершенств емкостей и напряженно-дефор-мированкого состояния гофрированных панелей при сдвиговой нагрузке.

ссгЛвкке разультлта и вывода

3 результате выполнзшссс экспериментальных и теоретических исследован::?! работы цилиндрических емкостей стальных зернохранилищ с тонкой гофрированной стеккой:

1„ Показано, что неблагоприятными с точки зрения общей и местной устойчивости стенки сооружения являются сочетания нагрузок, включающие горизонтальное воздействие /например ветровое/ на незаполненную зерном емкость.

2. Натурными исшташ*.ями доказано, что при горизонтальной нагрузке на порош:юю емкость тонколистовые гофрированные панели цилиндрической стенки обеспечивают геометрическую неизменяемость и пространственную работу конструкции, при этом особенностью ¡зс работы является образование протяженных наклонных вкпучин, всзкн-кающих вследствие местной потери устойчивости гладких участков -

между трапециеввдньши гофрами.

3. Установлено» что после потери устойчивости гладких участков стенки между гофрами порожняя емкость сохраняет несущую способность и выдерживает контрольную горизонтальную нагрузку, эквивалентную суммарному расчетному ветровому воздействию для 1У района.

4. Освидетельствованием реальных конструкций выявлено, что характерными начальными несовершенствами цилиндрической части емкостей являются пологие синусоидальные погиби гладких участков панелей стенки по полуволне в поперечном направлении и до трех полуволн в продольном, а также отклонения оси стоек каркаса от вертикали. Для учета на стадии проектирования влияния несовер -шенств ка несущую способность сооружения определены расчетные значения геометрических параметров неправильностей при принятой технологии изготовления и монтажа зернохранилищ.

5. Предложено представлять пространственную расчетную схему емкости в виде набора коротких цилиндрических оболочек /колец/ по числу ярусов, объединенных в направлении образующих стойками каркаса и свободными криволинейными кромками, а в пределах каждого кольца как совокупность повторяющихся отсеков.

6. Экспериментально установлено, что тонкостенное цилиндрические гофрированные панели воспринимают сдвиговый усилия, работая как в докритической, так и за^грктической стадиях. Закритичес-кая .стадия характеризуется образоваш:ем протяженной наклонной выпучи;::;, вследствие местной потери устойчивости гладких участков ме.-ду трапециевидными гофрами при упругой работе материала» Величина критической сдвиговой силы уменьсается с увеличением радиуса панели и /или/ внесшего давления.

?. Отмечено, что при сдвиговой нагрузке и совместном воздействии сдвига и равномерного внешнего давления гофрированные цп -

линдрические панели утрачивают несущую способность вследствие потери устойчивости стенок трапециевидных гофров при упруго-пластической работе их материала, при этом предельная сдвиговая на -грузка, воспринимаемая панелью, превосходит критическую местной потери устойчивости гладких участков между гофрами до 2,5 раз.

8. Определена ширина участков оболочки, включаемых в расчетное сечение подареплящих элементов /гофров/ для учета их совместной работы. Установлено, что ширина включаемых участков зависит

от характера усилий в них и составляет '<& и 0 толщин панели от точек перегиба соответственно при растяжении и сжатии..

9. Разработана инженерная методика расчета цилиндрических гофрированных панелей стенки емкостей на прочность, устойчивость и деформативность с учетом упругой закритической работы гладких участков гибкостью Л = > 6<Х1 при сдвиговой нагрузке, равномерном внешнем давлении, а также их совместном воздействии.

Полученные результаты предназначены для применения в практике проектирования, изготовления и монтажа мембранно-каркасных емкостей зернохранилищ типа "Модуль-И".

По материалам диссертационной работы опубликована статья:

Металлические зернохранилища мембранно-наркасного типа,- В сб.: Новые формы легких металлических конструкций,- LL s Информационное научно-производственное агентство, 1993. /совместно с Б.Е. Киселевым и P.M. Банировым/.