Поверочные расчеты выполнены с учетом фактических и предполагаемых нагрузок, определенных на основании данных, предоставленных Заказчиком, экспертной оценки и с учетом положений СП 20.13330.2016.
5. Нормативная документация
Расчеты конструкций выполнены в соответствии с СП 128.13330.2016 «Алюминиевые конструкции».
6. Перечень приборов и оборудования
Расчет усилий в конструкциях выполнен в общей пространственной модели в программном комплексе SCAD Office методом конечных элементов.
СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ СЦЕНЫ
1. Описание расчётная схема:
Конструкция сцены представляет собой пространственную ферму, состоящую из четырех вертикальных опор и четырех горизонтальных элементов, опоясывающих вертикальные опоры. По горизонтальным конструкциям натянут тент габаритными размерами 6670х4770 мм. Фермы выполнены из труб Ø48х3 мм и Ø 16х2 мм из алюминиевого сплава ENAW6082T6. Сплав ENAW6082T6 соответствует марке АД35.
Расчет усилий в конструкциях для подбора анкера выполнен в общей пространственной модели в программном комплексе SCAD Office методом конечных элементов.
Рис.1. Расчетная схема несущих элементов конструкции сцены.
Рис.2. Расчетная схема несущих элементов конструкции сцены
Жесткости
Единицы измерения:
— Линейные размеры: м
— Размеры сечений: мм
— Силы: кг
Толщина пластин представлена в единицах измерения линейных размеров.
| Жесткости | ||
|---|---|---|
| Тип | Жесткость | Изображение |
| 1 | Жесткость стержневых элементов — профиль металлопроката
Каталог: Полный каталог профилей ГОСТ.. Семейство: Тpубы электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91 Профиль: 48×3 Модуль упругости E = 7099999719,5 кг/м2 Коэффициент Пуассона = 0,3 Объемный вес = 2700 кг/м3 Коэффициент температурного расширения = 2,3e-005 Продольная жесткость EF = 3010399,7 кг Изгибная жесткость (ось Y) EIy = 765,6 кг*м2 Изгибная жесткость (ось Z) EIz = 765,6 кг*м2 Сдвиговая жесткость (ось Y) GFy = 580793,4 кг Сдвиговая жесткость (ось Z) GFz = 580793,4 кг Крутильная жесткость GIkp = 588,9 кг*м2 Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U) au+ = 1,06 см Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U) au- = 1,06 см Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V) av+ = 1,06 см Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V) av- = 1,06 см |
|
| 2 | Жесткость стержневых элементов — профиль металлопроката
Каталог: Полный каталог профилей ГОСТ.. Семейство: Тpубы электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91 Профиль: 16×2,0 Модуль упругости E = 7099999719,5 кг/м2 Коэффициент Пуассона = 0,3 Объемный вес = 2700 кг/м3 Коэффициент температурного расширения = 2,3e-005 Продольная жесткость EF = 511200 кг Изгибная жесткость (ось Y) EIy = 13,5 кг*м2 Изгибная жесткость (ось Z) EIz = 13,5 кг*м2 Сдвиговая жесткость (ось Y) GFy = 99639,8 кг Сдвиговая жесткость (ось Z) GFz = 99639,8 кг Крутильная жесткость GIkp = 10,4 кг*м2 Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U) au+ = 0,33 см Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U) au- = 0,33 см Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V) av+ = 0,33 см Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V) av- = 0,33 см |
|
- Нагрузки и воздействия
В расчётном комплексе SCAD прикладываются полные расчётные нагрузки. С помощью комбинации загружений и модуля РСУ учитывается система коэффициентов для расчета по I и II группам ПС.
| Имена загружений | |||
|---|---|---|---|
| Номер | Наименование | ||
| 1 | Собственный вес | ||
| 2 | Нагрузка от веса тента и ветра на тент | ||
| 3 | Ветер по Y | ||
| 4 | Ветер по Х | ||
| 5 | Ветер по Y пульсация | ||
| 6 | Ветер по Х пульсация | ||
| Комбинации загружений | |||
| Номер | Формула | ||
| 1 | L1+L2+L5 | ||
| 2 | L1+L2+L6 | ||
| 3 | L1+L2 | ||
Рис. 3. Постоянная нагрузка от собственного веса конструкции, кгс/м
Рис. 4. Нагрузка от веса тента и ветровой нагрузки на тент, кгс/м
Рис. 5. Ветровая нагрузка по оси Y, кгс/м
Рис. 6. Ветровая нагрузка по оси X, кгс/м
- Результаты статического расчета
По результатам статического расчета были определены усилия в элементах конструкции сцены.
Рис. 7. Деформированная схема по оси Z, мм
Рис. 8. Деформированная схема по оси Y, мм
Рис. 9. Деформированная схема по оси X, мм
Рис. 10. Нормальные усилия N,кгс
Рис. 12. Изгибающие моменты My, кгс*м
Рис. 13. Изгибающие моменты Мz, кгс*м
Тип элемента: Элемент общего вида
Алюминиевый сплав АД35:
с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry=20387359 кг/м2
Длина элемента 0,47 м
Предельная гибкость для сжатых элементов: 180 — 60
Предельная гибкость для растянутых элементов: 400
Коэффициент условий работы 1
| Количество закреплений сжатого пояса в пролете | Вид нагрузки в пролете | Эпюра М | Пояс, к которому приложена нагрузка |
|---|---|---|---|
| Без закреплений | Равномерно распределенная |  |
Сжатый |
Коэффициент надежности по ответственности 1
| Дополнительные коэффициенты условий работы | |
|---|---|
| Расчет на прочность при сейсмике | 0 |
| Расчет на устойчивость при сейсмике | 0 |
| При особых (не сейсмических) воздействиях | 1 |
| Коэффициент понижающий расчетное сопротивление | 1 |
Коэффициент расчетной длины в плоскости X1OZ1 1
Коэффициент расчетной длины в плоскости X1OY1 1
Расстояние между точками раскрепления из плоскости изгиба Расчетная длина = 0,47 м
Тип эпюры моментов
Положение нагрузки
Расчетная длина = 0,47 м
Коэффициенты расчетной длины, зависящие от условий закреплений опорных сечений:
поворот из плоскости изгиба = 1
депланация = 1
Соотношение концевых моментов = 0
Сечение
| Профиль: Тpубы 48×3 |
| Результаты расчета | Проверка | Коэффициент использования | Kомбинация |
|---|---|---|---|
| п. 8.2.1 | Прочность при действии изгибающего момента My | 0,01 | L1+L2 |
| п. 8.2.1 | Прочность при действии изгибающего момента Mz | 1,15*10-003 | L1+L5 |
| п. 8.2.1 | Прочность при действии поперечной силы Qy | 1,06*10-004 | L1+L2+0.9*L5 |
| п. 8.2.1 | Прочность при действии поперечной силы Qz | 2,17*10-003 | L1+L2+0.9*L5 |
| п. 9.1.1 | Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики | 0,06 | L1+L2 |
| пп. 7.1.3, 7.2.2 | Устойчивость при сжатии в плоскости XOY (XOU) | 0,04 | L1+L2 |
| пп. 7.1.3, 7.2.2 | Устойчивость при сжатии в плоскости XOZ (XOV) | 0,04 | L1+L2 |
| пп. 9.2.9, 9.2.10, 9.3.1, 9.3.2 | Устойчивость при сжатии с изгибом в двух плоскостях | 0,05 | L1+L2 |
| п. 10.4.1 | Предельная гибкость в плоскости XOY | 0,1 | L1+L5 |
| п. 10.4.1 | Предельная гибкость в плоскости XOZ | 0,1 | L1+L5 |
| п. 11.2.2 | Предельная тонкостенность трубы из условия местной устойчивости | 0,07 | L1+L5 |
Коэффициент использования 0,1 — Предельная гибкость в плоскости XOY
Конструктивная группа Труба 16. Элемент № 951
Тип элемента: Элемент общего вида
Алюминиевый сплав АД35:
с расчетным сопротивлением по пределу текучести Ry=20387359 кг/м2
Длина элемента 0,34 м
Предельная гибкость для сжатых элементов: 180 — 60
Предельная гибкость для растянутых элементов: 400
| Количество закреплений сжатого пояса в пролете | Вид нагрузки в пролете | Эпюра М | Пояс, к которому приложена нагрузка |
|---|---|---|---|
| Без закреплений | Равномерно распределенная |  |
Сжатый |
| Дополнительные коэффициенты условий работы | |
|---|---|
| Расчет на прочность при сейсмике | 0 |
| Расчет на устойчивость при сейсмике | 0 |
| При особых (не сейсмических) воздействиях | 1 |
| Коэффициент понижающий расчетное сопротивление | 1 |
Коэффициент расчетной длины в плоскости X1OZ1 1
Коэффициент расчетной длины в плоскости X1OY1 1
Расстояние между точками раскрепления из плоскости изгиба Коэффициент к геометрической длине = 1
Тип эпюры моментов
| Результаты расчета | Проверка | Коэффициент использования | Kомбинация |
|---|---|---|---|
| п. 8.2.1 | Прочность при действии изгибающего момента My | 0,01 | L1+L2+0.9*L6 |
| п. 8.2.1 | Прочность при действии изгибающего момента Mz | 0,01 | L1+L2+0.9*L6 |
| п. 8.2.1 | Прочность при действии поперечной силы Qy | 3,27*10-004 | L1+L2+0.9*L6 |
| п. 8.2.1 | Прочность при действии поперечной силы Qz | 3,47*10-004 | L1+L2+0.9*L6 |
| п. 9.1.1 | Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики | 0,09 | L1+L2+0.9*L6 |
| пп. 7.1.3, 7.2.2 | Устойчивость при сжатии в плоскости XOY (XOU) | 0,09 | L1+L2+0.9*L6 |
| пп. 7.1.3, 7.2.2 | Устойчивость при сжатии в плоскости XOZ (XOV) | 0,09 | L1+L2+0.9*L6 |
| пп. 9.2.9, 9.2.10, 9.3.1, 9.3.2 | Устойчивость при сжатии с изгибом в двух плоскостях | 0,1 | L1+L2+0.9*L6 |
| п. 10.4.1 | Предельная гибкость в плоскости XOY | 0,44 | L1+L5 |
| п. 10.4.1 | Предельная гибкость в плоскости XOZ | 0,44 | L1+L5 |
| п. 11.2.2 | Предельная тонкостенность трубы из условия местной устойчивости | 0,04 | L1+L5 |
Коэффициент использования 0,44 — Предельная гибкость в плоскости XOY
3. ВЫВОДЫ ПО ИТОГАМ ПОВЕРОЧНЫХ РАСЧЕТОВ
По результатам статического расчета конструкции сцены, выполненного в пространственной постановке с учетом пульсации ветра и расчетом на устойчивость1. можно сделать следующие выводы:
— общая устойчивость системы обеспечена. Коэффициент устойчивости системы 11,0 при предельно допустимом 1,3 согласно нормативной документации;
— наибольшие перемещения по оси Z составили 6,0 мм, что не превышают предельно допустимых 30,0 мм согласно СП 20.13330.2016;
— наибольшие перемещения по оси Y составили 5,0 мм, что не превышает предельно допустимых перемещений согласно нормативной документации;
— несущая способность элементов конструкции из труб Ø48х3 мм обеспечена. Наибольший коэффициент использования несущей способности 0,15;
— — несущая способность элементов конструкции из труб Ø46х2 мм обеспечена. Наибольший коэффициент использования несущей способности 0,44;
По итогу поверочных расчетов несущая способность конструкции сцены на расчетные нагрузки обеспечена.