автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние висячей предварительно напряженной цилиндрической оболочки с подкрепляющимися фермами

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА И СТРОИТЕЛЬСТВА

На правах рукописи

РАНОВИЧ Олег Васильевичу л

УДК 624.074.4

НАПРЯЖЕННО-ДВФОРШРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ВДСЯЧЕЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ ЩШЩДРИЧВСНОЙ ОБОЛОЧКИ С П0ДКРЕШЯ1ЩШ ФЕРМАШ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции,

здания .и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском института коммунального соэяйства и строительства.

Научный {руководитель: доктор технических наук, профессор

ВАСИЛЬКОВ Б.С.

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент

К0ЧЕР1МН В.Д.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

РАИЗЕР В.Д.

кандидат технических наук КРАСНИК Г.А.

Ведущая организация: Московский научно-исследовательский

институт типового и экспериментального проектирования

Защита состоится г. в Л часов на

заседании специализированного совета К 063.08.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Московском институте коммунального хозяйства и строительства, по адресу: 109*307, Москва, Ж-29, Средняя Калитниховская ул., д.30, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института коммунального хозяйства и строительства.

Автореферат разослан ..........1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета /

М.В.Берлинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Висячие конструкции находят самое широкое применение в промышленном и гражданском строительстве» В практике отечественного и зарубежного строительстве имеется целый ряд примеров,подтверждающих достоинства висячих конструкций.

В производственных зданиях с подвесным крановым оборудованием висячие конструкции пока еще не нашли широкого распространения. В основном это связано с недостатками ви-еячнх систем„славным из которых является их большая кинематическая подвижность„особенно проявляющаяся при действии неравновесных и локальных нагрузок„свойственных промышленным зданиям с подвесным подъемно-транспортным оборудованием. По-вшзние жесткости, висячих конструкций можно достигнуть различными способами. В частности„уменьшением стрелы провисания; увеличением собственного веса; введением в конструкцию покрытия изгибно-жестких элементов; созданием двухпоясных систем; использованием несущих нитей конечной жесткости; применением железобетонных предварительно напряженных оболочек и др. •■ • •

Существует целый ряд технологических процессов и производств „для которых необходимо применение висячих покрытий с подвесными кранами. К ним относятся самолетные ангары,гара-яи,склады различного назначения,сортировочные, дворы и др. Для широкого внедрения висячих покрытий с подвесными кранами должны быть решены вопросы обеспечения' их пространственной жесткости. В предлагаемой работе одним из основных вопросов исследовений является изучение напряженно-деформированного, состояния висячего покрытия при воздействии нагрузок от под-

весного кранового оборудования.

Цель и задачи работы. Работа посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям напряженно-деформированного состояния висячего покрытия с подвесным крановым оборудованием.

В работе решались следующие задачи:

1. Разработка конструктивной схемы висячего покрытия

с подвесными кранами с использованием комплексных мер по его стабилизации.

2. Разработать модель висячего покрытия и провести экспериментальные исследования на воздействия временных нагру*-зок во всемозможных реальных сочетаниях.

3. Исследовать влияние предварительного напряжения висячей оболочки и подкрепляющих ферм на напряженно-деформированное состояние висячего покрытия.

4. Провести теоретические исследования по определение рациональных конструктивных параметров висячего покрытия и его основных несущих элементов.

5. Разработать рекомендации по расчету и конструированию висячих покрытий с подвесными кранами в виде висячей предварительно напряженной цилиндрической ободочки с подкрепляющими формами.

Научная новизна работы;

- исследовано напряженно-деформированное состояние висячей оболочки в процессе ее изготовления«выявлено злиянкз предварительного обжатия железобетонного настиле на жесткость оболочки,найдены оптимальные значения величины предварительного напряжения;

- изучено влияние конструктивных параметров висячего покрытия на его работу,определены их рациональные значения;

- проведена оценка влияния стабилизирующих свойств подкрепляющей системы на жесткость висячего покрытия при действии эксплуатационных нагрузок;

- исследовано влияние высоты подкрепляющих $ерм,продольной и изгибной жесткости их элементов на деформативность висячего покрытия,найдены соответствующие зависимости между перемещениями системы и геометрическими характеристиками подкрепляющих ферм и их элементов.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- разработано конструктивное решение висячего покрытия - - 'квасным крановым оборудованием в виде висячей предварительно напряженной цилиндрической оболочки с пространственной подкрепляющей системой из продольных и поперечных ферм;

- результаты проведенных испытаний модели висячего покрытия показали достаточную прочность и жесткость ее конструктивной схемы для возможного применений в строительной практике;

- разработаны рекомендации по расчету м конструирование висячих покрытий с подвесными кранами,выполненных в виде аисячей железобетонной цилундрической оболочки с подкрепляющими фермами;.- ' ,

- результаты проведенных,исследований включены в научно-технический отчет по теме "Исследование напряженно-дет формированного состояния висячих оболочек при действии нагрузок от подвесных кранов" (гос.регистр.Р 000X133) .выполненной в соответствии с целевой комплексной программой по строительству (О«Ц.031.задание 00 по координационному плану # 15-368 Госстроя СССР).

Внедрение результатов.

Полученные в диссертационной, работе результаты исполь-

юваны институтом "Укрпроектстальконструхция" при разработке фоехтных решений новых типов висячих покрытий с укрупненной ¡еткой колонн для объектов промышленности строительных ыатв-жалов и металдургии.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались 1а семинаре-совещании по теме "Исследования«разработке и внед-)ение висячих систем в поурытиях и инженерных сооружениях" Киев,1962),на координационном совещании по теме "Оптимальное гроектирование железобетонных пространственных конструкций. Сонструкции с улучшенными технико-экономическими яоказателя-1и" (Днепропетровск,1983),на научно-технических городских конференциях молодых ученых и спциалистов (Электросталь,1984-85).

Публикации.

Основные положения работы опубликованы в пяти печатных >а ботах.

Структура и объем работы» Диссертация состоит из вве-1вния,четырех глав,общих выводов,списка литературы. Днссерта-(ия изложены па 176 стреницах машинописного текста и иллюст-г )ирована 57 рисунками и 22 яаблицами.

На защиту выносятся:

- конструкция висячего покрытия,состоящая из внсячой градпаритзльно напряг.снной цилиндрической оболочки псдгср-пнсм-юй системой продольных и попорэчных фэргл;

- результаты экспериментальных мссяодоеиний папряггглно-1,офорш1розанного_ состояния модели висячого покрытия при различных возможных загружениях;

- результаты исследований влияния конструктивных паро-1втров и предварительного напряжения несущих элементов на ра-

" 7

боту висячего покрытия;

- оценка влияния геометрии подкрепляющих ферм и жесткости их элементов на стабилирующие свойства покрытия;

- рекомендации по расчету и конструированию подобных конструкций висячих покрытий с подвесными кранами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении рассмотрено состояние вопроса.приведено обоснование актуальности темы,а татке прставлены эодлчн и цель исследований, ,

Первая глава содержит вивлиз наиболее характерных при мвров висячих покрытий производственных зданий с подвесным крановым оборудование,построенных в нашей стране и за рубе-аом. Также проведен обзор проектных решений висячих покрытий разработанных советскими и зарубежными учеными и спциалис-таыи« Имеющиеся недостатки возведенных сооружений и проектньо ршаний ставят перед проект^овщкками новые задачи по разработке простых,дарномйчныя й-еффвлтивньк конструктивных осей висячих покрытий прр:1оводст£!см1пй одБНИй с .подвесными "Кранами.' - • '..':."■ п-^у:"-'- . ..'.

фов.еден.ныЙ гналзй прэсолид. рфйрфдшровать основные.;, щшадипы^напраадешыэ уашчснкэ'. глетарети - в. пространствен иой работе' К.'йцй ..'сябдэдрт отности йерй.иопрой-

лвмныв ад деформа^Я -носу^их;нитей "исии- .

доняв . /-В ■ первом 'случае > ото■ осущест

влявздя за ним]».:проката,стержне- ,

вой «ий-таЬаьащШЩ: «рвмвс»иой:;работ©;:габвай .ни-

ти с првдворятёяйо ^Л^об^тонным ¡¡форельные нас-

тилом .Снижениекинэцатмческой;. подвижности осуществляется путам примекения двукпоясных систем.использоБания. поперечных .

подкрепляющих балок .ферм«введения дополнительных стабилизирующих элементов в конструкцию висячего покрытия.

Анализ теоретических исследований показывает большой рклад советских ученых в развитие теории расчета висячих систем. Здесь следует отметить труды С.А.Цаплина.Р.Н.Мацелинско-го,В.К.Кацурина.Н.С.Стрелецкого,И.Г.Бубнова и др. В области разработки теорий расчета жестких нитей»двухпоясных и комбинированных висячих систз'ьих экспериментальной проверки и практического применения следует отметить труды Н.С .Москалева ,Н.М.Кирсанова,И.Г.Людковского,В.Н.Шимановского.В.Р.Цульба-ха,А.В.Каснлова,Г.С.Веденихова,И.Г.Сигаева,А.С.11|огалов& и др.

На основе ! проведенного анализа теоретических и экспериментальных исследований были сформулированы основные принципы проектирования висячих покрытий промышленных зданий с подвесным крановым оборудованием. К ним относятся: ограничение кинематической подвижности; включение в работу кровельного настила; снижение доля временных нагрузок в общей величине нагрузок; обеспечение пространственной работы конструкций покрытия; жесткость.неподатливость опорных устройств; использование,простых,экономичных конструктивных элементов; обеспечение удобства и простоты монтажа и эксплуатации покрытия. . '.

На основании этих принципов была разработана конструктивная схема висячего покрытия производственного зденот с подвесными кранами в виде предварительно напряженной яэлэзобо-тонной оболочки с подкрепляющими фермами (рио.1). Верхними поясами подкрепляющих ферм являются продольные и поперечные ребра железобетонной оболочки,а нижними - монорельсы подвесных кранов и объединяющие их поперечные балки. Элементы ре-щетки выполняются из прокатного профиля, Ортоганальная сис-

Рис. I. Конструктивная схема висячего покрытия с подвесными кранами Л г

31

1 1 1 1] Г 1

1 1 1 1 1

1 ■ 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 • 1 1 1 1 1

1—+4

а б | о.б I о.б | I

Рис. '¿, Модель висячего покрытия

тема подкрепляющих ферм в совокупности с облочкой обеспечивает пространственную жесткость висячего покрытия при действии неравновесных и сосредоточенных сил.

Во второй главе описано экспериментальное исследовали» модели висячей железобетонной оболочки с подкрепляющими фермами при воздействии различных факторов.

В соответствии с принятой конструктивной схеасй визЯ1-чего покрытия (см.рис Л.» было разработано конструктивно® заушение покрытия производственного здания вползло» 43а с двуа» подвесныии кранами грузоподъемностью Расзис оболочки-

принимался равным 1/15 части пролета- В; кзпзствз но сущик зло-ментов использовались гибкие вентилю которые' с помощью выпусков рабочей еимешуры! опирались сборные1 жэлезоботонныа плиты покрытия с растрами в плапд Зхб' кли> 1,5x6м„широка распро-странешша; в промышленной' строиталасяве. Шаг несущих вант определялся* длиной плит поирисш'. Предзгритольноо обяатиа оболочка осуществлялось с помощью- прнгруэа или натяяонием на батон несущих вант>. Поело создания я- оболочке предварительного напряжения проводился монтаж продолвкйг И' попорачннх подкрэп-ляющих флрм.

Экспериментальная модель висячего покрытия была выполнена п 1/10 чэсть натуральней полшшш с размерами б плен« 2-II,¿Зм (см.рис.2). йизико-нохпничзсяиэ характеристики г»ате-риаяоз«подели принимались аналогичными материалам реальной конструкци:!'.. Ийсущиа в он ты 1 изготавливались из высокопрочной проволоки' диаметром' 5мм. Сборныз плиты модели покрытия 2 выполнялись из мелкозернистого бетона с размерами в плане 0,3x0 .бм1- Нижний пояс поперечных йодкрепляющих ферм 3 изго-та1вливался из стальной полосы сечением 24х4мм,а продольных 4 - из равнобокого уголка № 2.

Элементы решетки подкрепляющих ферм 5 выполнялись из стальной проволоки диаметром Омм. Все соединения элементов покрытия выполнены с помощью сварки. Предварительное обжатие плит оболочки осуществлялось с помощью пригруза.равного 30$ максимальной расчетной нагрузки." Собственный вес модели оболочки ммыитировался чугунными отливками весом по 0,4кН,расположенными по верху оболочки. Эксплуатационные временные нагрузки (снеговая и крановая) моделировались системой сосредоточенных грузов«подвешиваемых снизу к оболочке в ыестех пересечения плит покрытия.

Для измерения прогибов висячей оболочки применялись индикаторы часового типа (20шт.) с ценой деления 0,01мм,ко- . торые устанавливались в местах приложения крановой нагрузки. Для контроля величины прогибов использовались прогибомеры Максимова (4шт. ^установленные в середине и четвертях пролете оболочки. Напряжения в элементах покрытия измерялись с помощью тенэодатчиков.установленных: в несущих вантах (50шт.); а плитах оболочки (193шт.по верху плит и 110шт.по низу); в элементах подкрепляющих ферм (46шт.). Все тензодатчики были эакомутированы в общую схему двух измерительных комплексов ТК-2. Для контроля уровня напряжений использовались тензоме-ры Гугенбергера (28шт.).

В процессе изготовления модели покрытия проводились исследования влияния предварительного напряжения оболочки на деформативность покрытия. Величина предварительного обкатил оболочки в среднем составило Зв65МПа,е максимальное напряжение э вантах, прц этом равнялось 1260,0МПо или 71% предела текучести. Испытания модели на действие временных нагрузок показали,что при этом прогибы оболочки уменьшились максимально в В,3 раза по сравнению с прогиьоми ненапрягаемоР

оболочкой. Тем не менее воздействие сосредоточенных сил (крановая нагрузка) вызывало большие кинематические перемещения оболочки.

Испытания оболочки без подкрепления проводились на раздельное действие временных нагрузок во избежание развития чрезмерных деформаций и трещин в железобетонном настиле» Полученные результаты позволили определить наиболее неблагоприятные схемы загружения оболочки. При этом максимальный прогиб оболочки .равный 4,48мм или I/Í027 части продета,возникает в четверти пролета при вв загруяении снегом пз половине пролета„ Наибольшее снижение предварительного напряжения в плитах оболочки (60%) происходит при полной снеговой нагрузке» Сосредоточенные силы вызывают меньшие,чем при снеговой нагрузке перемещения и деформации в оболочке,позволяя при этом оценить пространственный характер работъивисячей оболочки и влияние предварительного ео обжатия.

Исследования оболочки с подкрепляющими фермами при

!

действии временных нагрузок проводились по следующим схемам: з) из кремовую (сосредоточенную) нагрузку; б) на снегоэуп (распределенную по всей площади,о средней части,на половине и из четверти сз) нагрузку; в) но совместное действие кроновой II снеговой нагрузок. Крановая нагрузка рассматривалась в виде воздействия одной или двух сосредоточенных сил во всевозможных сочетаниях. При действии на модель одной сосредоточенной силы было определено,что величина прогибов по сравнению с прогибами,неподкрепленной оболочки уменьшились в 1,8.. .2,4 раза в зависимости от точки приложения нагрузки. Но б тоже время напряжения в несущих вантах практически не изменилось. Была определена зона активной работы оболочки«которая ограничивалась радиусом,равнда 3-х кратной длине плит по-

•CS

û

(О

3.0

se

4.a

J—> •И tíO Jto ¿*0 ■. до ш

■ ; i ■: ■

■ ^

f

\ч ■ - -' V

X V //

s ¿>SV

■

В

*(ыи)

2)

■■ j j А Л Л Л.ut Л

1) Jp-ш» аемы . UÎrtrf'Qttfk НАГРУЗКИ'.4

—— . тетттсспик щчентмртш ~ — тпееишнтйяьте -« •—» —-

Рйо.З. Графини прогибов обояочай при Наиболее Нвблагопрвмвых о^емагаагрувения ; ^

iftmy ' •'■v.:;■.'; ■ V;--'..,

"' eft

РисЛ. Графики прогиботз оболочки, при '-различных// . значениях стрелы прс^исакни. v':^,,.

■ , •'. и ■ " ■ ...

крытия. Воздействие двух еоарвдоточвших ста ш потершие,® зависимости от мх «зтаилого расположения,® одних случае* вызывало увеличение лрагибоэ {до 82£) по ораштпо с действием одной сосредогвчвиисй силы,в других случаях дриводияо к уменьшения прогобпе «и 37%. Напряжения а пзмтвх теяжв тголу-чили 'соотаетствутро приращения4но во всех случаях •оставались сгдишцгежи Цря 'ЗАгружании; модели снеговой тратстспой нагрузкой наиболее отчатливо проявился стабилизируется эффект подкрепляющих фзрм. 0ри этом снилсниэ. прсглбог в штрезлен-кт? кривизны оболочки произошло п 2»1.,г»ЗД раза по сраепзнпэ с прогибагл нвпсдкропленйсй ободом з «^зтфа^леаяэ ■образующей уяо а 1,6 раза. Испытаний йодззя по:фытая ста ¿огзяэстаоэ действие кроновой и сг^гозсй ^гагщ'гси ггоззоляял сгфздэяять наиЗолс-з неблагоприятные) схетл зацзгйэняя'^отсфйв' претшяясь расчетной при прос:ггирог!<глт1Я аналогичных састе5а (ал.рис.3) Максимальный прогиб оболочки соотатпл 3,4&я,о паденаэ предварительного напрйшшя, з плитах достигало £,7бШ1а или 71$ величины .их начального обиа-тия.',Насфзйгпйя а элементах решетки подкрепляющих: фэрм'лймгнллре^ ;ст «'¿4;9М1Й: до'-48„4МПз. ' Проведенные испытания; подтвердили 'полоптгзльтпгй эффект•зняя--ния подкрепляющих ферм на стабилязсц^э пеяротяя с

■ подозеныш) кранами. .,'..■■•

В третьей глава приводятся результаты чя-сясктшх нсслэ-дсгйп'Г пткчей аолвзебототгсй оболочки с подкрепляющими фзр-аами. Рассматриваемое пиелчео'яоярэтйз ярэдетаэляат собой многократно .статичзехи ноопродеяда.^э сястеввг,имшщув слоящую ' пространственную конструкции с пзрстгекной по линиям кривизны жёсткостью, и включенною "а себя.эл'даонтн»различима 'по форма,

материалам и условиям работы, Ра.'счзт таких систем удобна® .'проводить^.чис'леннши."методами' с использование ЭВМ.

В данной работе расчет висячего покрытия проводился по методик®,предложенной проф.Б.С.Васильковым,в основу которой пожжен метод конечного элемента в перемещениях.

Согласно принципу возможных перемещений сумма работ вивших и внутренних сил для равновесной системы равна нулю. Разрешающее уравнение в общем виде запишется:

АиЛс - о, * ( X )

где Ау - работа внутренних сил на возможных единичных

перемещениях;

Х.1 - неизвестные перемещения;

Ро - работа внешних сил не возможных единичных перемещениях.

Для каждого неизвестного перемещения составляется отдельное уравнение. Таким образом,мы получим систему алгиб-раических уравнений,из решения которой и определяются неизвестные перемещения«

При расчете принимались следующие допущения;

- при работе нормальных сил в плитах оболочки необходимо учитывать работу промежуточных попоречшх робер;

- изгибакций момент в оболочке воспринимается оо продольными и поперечными ребрами;

- крутящий момент в оболочке воспринимается полкой плит покрытия;

- нижние пояса подкрепляющих форм работают как балки только в плоскости ферм.

Работа внутренних сил на возможных единичных перемещениях в общем виде определяется из выражения:

- ду -»а: + (г)

где (Ху *^ {¿х:^ - работа нормальных

Л возможных единичных

ниях;

£ ^ХС^ц _ работа сдвигающих

сил не

возможных единичных перемещениях;

- работа изгибающих моментов ^ на единичных перемещениях«

^ ~ ^ У*/ ' Раюота крутящих моментов ив

единичных перемещениях;

р =. / оь$р /

</ ] В - работа сил предварительного

обжатия оболочки.

Учет в расчете геометрической нелинейности висячей системы осуществлялся методом последовательных нагруяений. Зн-зическая нелинейность ввиду низкого уровня напряжений не учитывалась.

Первоначально висячая оболочка рассматривалась баз под-кропления. Максимальная зеличина прогибов оболочки составила 4,В2мм или 1/996 часть пролета при действии снеговой нагрузки на половине пролета оболочки. Расхождение с зкспоримаиуальннм значением прогиба при отом составило 4,1%. Пря действии сос-родоточенной сила различие меяду теоретическим!! и эхспэримзн-тальшага значениями пропибоэ оболочки потаилось до ХХ,9$,>что объясняется принятой укрупненной соткой яоиочиых элементов и другими доцущеникыи,взодзюасги е иольа енлясаия числа неизвестных перемещений при ручнел счетоо Для сравнительной оценки прогибы,напряжения а язгибаэщно момента в оболочке опра-долялись по аналитическим зависимостям работ Н.С.Москалева и Н.И.Кирсанова. Для распределенной нагрузки расхождение прогибов составило в среднем 8,4%,а для сосредоточенных сал

Дальнейший^ расчет висячего покрытия с подкрепляющими фермами проводился с использованием ЭВМ. На рис.3 приведена графики теоретических значений прогибов оболочки при наиболее неблагоприятных сочетаниях временной нагрузки. Расхо дайне с экспериментальными данными прогибов здесь составили не более

Также иссзмдовелозь влияние основных геометрических параметров висячего покрытия на его работу. С целью сокраще ння объемов вычисленных работ исследования проводились на полосе висячего покрытия шириной.равной шагу несущих вант. В качестве изменяемых геометрических параметров рассматривались: стрела провисания оболочки; высота подкрепляющей фа: мы в середине пролета; продольная жесткость элементов.решет кк подкрепляющей фермы; смещение опор. Исследования показали,что увеличение стролы провисания оболочки с 1/20 до 1/10 части пролета приводит к снижению прогибов оболочки в сред-ном б 1,5 разе„вызывая в тоже время увеличение расхода металле в I»49 разе (рис.4). Оптимальное значение стрелы про-вксснмя; оболочки составляй 1/12.. Л/16 части пролета.'Изменение аисоти подкрзпяяюцой форг.'.и от 1/100 до 1/16 части пролете приводит к увеличению расходе металла в 1,47 раза. Одновременно при этом снижаются прогибы оболочки в 2,7...3,7' раза в зависимости от схемы зегрукония временной нагрузкой. В плотах оболочки максимальные напряжения снижаются не 96$, а наярлаамия в элементах ршотки подкрепляющих форм на 31%. По результатам проведенных исследований получена зависимое?! гвяду перемещениями висячего покрытия V/ ,соответствующими вкстрвмальной нагрузке,« высотой подкрепляющей фермы в середине пролета. . На рис.5 представлен график этой.

поперечной Oa;m;i ua двфориативностъ покрытия ,

Piic.Ь. Схемы конструктивных решений висячей оболочки с подкреплявшими формами

зависимости в безразмерных параметре JT «которые о редеяяотся по форцудам: 4

о >

где В - прояви виоячего покрытия;

fyf - эквивалентная распределенная крановая нагрузка E¿Je - нзгибная жесткость железобетонного настила. Таким образом»задавшись величиной допустимого проги! системы и грузоподъемностью подвесного крана,с помощью rpi фического построения .j?(f) (см.рис.5).используя выражение I модно определить необходимую для стабилизации висячего noi тия высоту подкрепляющей фермы.

Так se проводились исследования влияния нагибной жес костн нижнего пояса подкрепляющей фермы ВпХ» не деформа-тивность висячего покрытия. Так увеличение жесткости нижнс го пояса в 10 раз приводит-к уменьшению прогибов оболочки 2,4 раза.что говорит о необходимости определения оптимален геометрических характеристик нижнего пояса.

На рио.5 представлен грефнк соответствующей зависимо ти в безразмерна параметрах ^ и у «которые определяются

\ Варьируявначениями выоотыподкрепдящвй ферма А* весткортк ниянвго пояса ,можно получить различные ва риантм ^онотигятнюшх рымниЯ висячего покрытия с учетом oi влечение необходимой стабилизации.: Из. проведенных расчетов текв« установлено,что уменьшение продольной жесткости Е^ ехементов решетхи подхрепляющей фермы в 2,5 раза приводит i фокрмрии* расходе отади не покрытие на; 3При этом прои<

V 20 ■

|дит увеличение прогибов оболочки на 1056 при действии снего-|й нагрузки и на 33% при действии крановой нагрузки. Напря-ния в оболочке соответственно возрастают в среднем на 10%, напряжения в элементах решетки подкрепляющих ферм увелкчи-ются в 2,2 раза. В то же время наблюдается снижение напря-1ний в нижней поясе фермы на,16...22%.

Влияние податливости опор на напряженно-деформированное »стояние висячего покрытия оценивалось при их взаимном гори->нтальном смещении внутрь пролета. Результаты проведанных ючетов покозали.что при совместном воздействии смещения опор >лее 1/250 частя пролета й иаксимальиой нагрузки происходит ¡теря предварительного напряжения в плитах оболочки и,как гедствие,выключение яелэзобетонгтого настила из работы.

Проведенное псслэдоэсипп работы аисйчаго; покрытйя я зы-»занной из него полоса при различных загруяениях позволяли денить пространственный гсзрак'тор работы конструкции покрытия. ' юбенно это заметно при Дайстзян кзсяжзтричных.я сосредото-знных нагрузок. При' расчетапокрутил .еш воздействия снеговой агрузки на полопинз пролета учат. пространствонкоЯ работа лри-эдит к енкяонйл прсгибоз полос:.? покрития- з 1,41 раза,а при }йствйя по всему пролоту з 1,14 раза. Прггетом напряжения э штах оболочки снизятся гш з элементах подкрзпяяюцг»

эрм в среднем из!При доЯстэпн сосрадоточзкиоЯ к а груз-.г'сниленио прогибов оболочки 'достягаоТ. 53%. В об'",ом-,учат про-гранствеиной работы конструкции'зисячгго покрктгш сводится снижению' значений' прогибов я. внутренних уейяий »потениях зи расчете полосы-покрытия- на!'. 10% пря действии разяоэасной »определенной нагрузка <л на 50%' при действия- иэраанозасаызс и эсредоточенных'сил. ■ * ;■ Также э этой главе, рассма$|рива'лясь. различные .зарнантн

конструктивна схем висячего покрытия (рис.6). В результате -исследований установлено,что второй вариант конструктивной схемы висячего покрытия по расходу металла на 14,7% экономична* первого,но обладает большей деформативностью. Так максимальный прогиб оболочки по второму варианту составляет 1/609 часть пролета,что на 30,656 выше,чем в первом варианте. Напряжения в плитах оболочки при этом достигают уровня.равного 87,3 предварительного обжатия,а растягивающие усилия в элементах подкрепляющих ферм возросли на 44,0%,тогда как сжимающие -на 78$„ Увеличение внутренних у алий и расчетной длины сжатых стержней при переходе ко второму варианту конструктивной схемы снижает устойчивость элементов решетки и негативно сказы- -вается {{а эффективности конструкции.

В конечном итоге конструктивную схецу висячего покрытия с подвесными кранами в виде висячей железобетонной оболочки с подкрепляющими фермами определяет в зависимости от количества и грузоподъемности подвесных кранов,их расположения в пролете, возможности использования мекфврменного пространства и других условий эксплуатации.

В четвертой главе.на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований,приведены рекомендации по проектированию и приблиаонноцу расчету конструкций висячих покрытий о подвесными кранами. В качестве примера рассмотрено вксячев покрытие производственного здешш пролетом 48и,оборудованного подвесными кранами гругоподьсмностью БОкН,возводимого в Ш снеговом районе. Были запроектированы основные конструктивные моменты: в .качестве плит покрытия использовались ребристые предварительно напряженные плиты с размерами в плане 3x6м; несущие ванты изготовлялись из дщух канатов закрытого ти диаметром 60мм; нижние пояса продольных подкрепляющих

ярм (монорельсы подвесных кранов) принимались из прокатного двутавра * 30,а поперечных - из спаренных уголков Ц ЮОхЮОх 0; элементы решетки подкрепляющих ферм изготавливались из двоенных равнобоких уголков ¿. 75x7,5; боковые оттяжки при-имались из предварительно напряженных железобетонных стержней сечением 40x50см. Установлено,что расход металла не покры-р

ив составил Х,5кг/м или 0,7Вкг/п.м длины пролета,приведен-ая толщина бетона равнялась 7,6см. В тоже время расход кэтал-а для возведенных сооружений и проектных решенг.й составляет ,8...1,0кг/п.м длины пролете,что также говорит об эффективности принятого конструктивного решения висячего покрытия с здвесными кранами.

ОВДЕ ВЫВ0ДО1

1. Разработана и исследована конструкция висячего похитил с подвесными кранами в виде висячей педваритедьно нажженной цилиндрической оболочки с подкрепляющими фермами. )Тогональная система подкрепляющих ферм обеспечивает прост-|нственную жесткость висячего покрытия и его стабилизацию

|и действии нагрузок от подвесных кранов.

2. Установлено,что создание предварительного напряжения плитах оболочки повыяает ее яезткость в среднем в 4,8 раза, и этом в совместной работе с несущими вантами участвует железобетонный настил оболочки. Срздкя* величина предвари-льного обжатия при этом составила 3,65МПа. Напряжения а итах покрытия на всех этапах исследований оставались сжи-ощи^и. Использование предварительного обжатия эисячвй обо-чки ярлявтся одной из эффективных мер по повышению яесткос-'

писячего покрытия с подвесными кранам.

3. ;>ксг1ериментальные и теоретические исследования на-

пряаенио-деформироваиного состояния медели висячего покрытия при действии временных эксплуатационных нагрузок позволили выявить наиболее неблагоприятные схемы загрукения.определить зону активного воздействия сосредоточенных сил и оценить пространственную работу конструкции покрытия.позволяющих апрок-симировать полученные результаты для более протяженных покрытий» Установлено,что максимальные значения прогибов и напряжений не превышает допустимых величин. Так наибольший прогиб ободочки составил 3,51мм или I/I370 часть пролета,а напряжения в плитах оболочки не превышали 2,90МПа или величины предварительного обжатия. В'элементах подкрепляющих ферм напряжения изменялись в пределах от +64,9МЛа до -48,4МПа.

4. Изучено влияние геометрических параметров висячей оболочки и подкрепляющих ферм на деформативность конструкции висячего покрытия. Выявлены соответствующие зависимости.позволяющие определять их оптимальные значения. Так стрелу провисания ободочки следует назначать в пределах I/I2...I/I6 части пролета. Высота подкрепляющих ферм и сечения ее элементов в соответствии с исходными данными определяется с помощью графических зависимостей по формулам (3), (4). ■ -\:.т. ,:= " '

5, Исследовано влияние смещения опор на напряженно-деформироранное состояние висячего покрытия. Установлено,что смещение опор на leu или I/50Q часть прелата эквивалентно по воздействию распределенной по всему пролету нагрузке интенсивностью 0,296кг/п.м или 20,0% собственного веса оболочки. Совместное воздействие экстремальной нагрузки и смещение опор не величину более 1/250 части пролета приводит к потере предварительного напряжения в оболочке и является предельным состоянием для рассматриваемой конструкции висячего

покрытия.

6. На стадии вариантного проектирования предложены различные варианты конструктивных'решений висячих оболочек с подкрепляющими фермами. Проведена их сравнительная технико-экономическая оценка.

7. По результатам проведенных исследований разработаны рекомендации по проектированию висячих железобетонных оболо- -чех с подкрепляющими фермами. Предложен приближенный метод расчёта. На примере реального сооружения проведен расчет висячего покрытия(Определены его основные элементы,их геометрические характеристики.

8. Анализ проведенных исследований позволяет сделать вывод,что предложенная конструкция висячего покрытия с подвесными кранами обладает достаточной прочностью и жесткостью для ее возможного применения в практике промышленного строительства.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Васильков B.C..Кочаргин В.Д.,Ракович О.В. Исследование напряженно-деформированного состояния эисячих оболочек при действии нагрузок от подвесных кранов // На правах рукописи. Научно-технический отчет. Гос.№ 80032138. М., 1982,101с.

2. Васильков Б.С.,Кочоргин В.Д,,Рокович О.В. Исследование модели висячей цилиндрической облочки с подкрепляющими фермами // Тезисы доклада Всасовзного совещения-саминара. "Исследование,разработка и внедрений висячих сметам а покрытиях и инженерных сооружения". - Киев,1982,с.32.

3. Васильков B.C.,Кочергин В.Д.,Ракович О.В» Эхспери-

ментально-теоретические исследования большепролетного покрытия при наличии подвесного кранового оборудования // Пространственные конструкции в Красноярском крае. Межвуз.сб. --Красноярск,1983,с.49-53.

4. Ракович О.В. Применение висячих оболочек в сельскохозяйственных сооружениях // РУк.деп.во ВНИИНТПИ,1991,№10946 13с.

5. Ракович О.В. Влияние подкрепляющих систем на жесткость висячих конструкций // Гук.деп.во ВНИИНТПИ,1991 ,»»10947 Ис.