УДК 624.074.5
Сіянов О. І., к. т.н., доцент (Вінницький національний технічний університет, м. Вінниця)
ВПЛИВ ГОРИЗОНТАЛЬНИХ ФЕРМ НА ПЕРЕМІЩЕННЯ ВУЗЛІВ МОДЕЛІ МЕТАЛЕВОГО ЦИЛІНДРИЧНОГО СТЕРЖНЕВОГО ПОКРИТТЯ
У рамках проведених експериментів встановлено вплив горизонтальних ферм на переміщення вузлів моделі металевого циліндричного стержневого покриття від дії можливих небезпечних навантажень. Згідно із результатами випробувань виявлено ті ж самі ділянки покриття з характерними закономірностями деформування і найбільшими переміщеннями вузлів, що і в моделі без підкріплень. Зафіксовано деяке розвантаження покриття.
Within the framework of the conducted experiments influence of horizontal farms is set on moving of knots of model metal cylindrical bar covering from the action of the possible dangerous loading. According to the results of tests the same areas of covering are educed with characteristic conformities to law of deformation and most moving of knots, what in a model without reinforcements. Some unloading of covering is fixed.
Мабуть перше згадування про можливість використання окремих ферм в роботі металевих циліндричних стержневих покриттів датується другою половиною минулого століття. Саме тоді їх пропонувалось розташовувати у горизонтальному чи вертикальному напрямках як підкріплюючі бортові елементи [1].
Згодом особлива увага зосередилась на розташуванні уздовж довжини покриття горизонтальних ферм, що засвідчив проведений комплекс теоретичних досліджень [2–4]. Отримано важливі і точні на той час аналітичні залежності. Не проведено лише відповідних експериментальних випробувань, здатних виявити переміщення вузлів і встановити дійсний характер деформування покриття.
Тому, як наслідок, вирішено провести фізичний експеримент.
В якості об’єкта випробування використано модель з горизонтальними фермами (рис. 1), конструктивне рішення, матеріал і послідовність зборки якої докладно розписані у попередніх роботах [5, 6]. Там же наведено інформацію про геометричні параметри, переріз елементів, величину навантаження і опорне рамне пристосування.
Задачі експерименту передбачали виявлення характерних закономірностей, ділянок і величин найбільших переміщень вузлів моделі покриття з горизонтальними фермами від дії можливих небезпечних навантажень.
 |
Етап підготовки до експерименту включав налаштування і встановлення прогиномірів ПАО-6 з ціною поділки 0,01 мм (рис. 2) та індикаторів годинникового типу ІГ-10 з точністю до 0,01 мм (рис. 3).
Потрібне експериментальне навантаження прикладалось до вузлів серединної поверхні у вигляді прикріплених кошиків з цеглою, причому як повне, так і однобічне (зліва і справа).
Реалізовувалось п’ять етапів прикладання навантаження. Такий підхід дозволяв контролювати процес деформування покриття в момент випробування.
Кожний етап передбачав прикладання вантажу величиною 180...220 Н у вузлах тривалістю 10 хвилин і супроводжувався зняттям показань приладів.
Завершальний етап складав 1000 Н на кожний вузол.
Випробування моделі здійснювалось в експериментальній лабораторії ЕфБК кафедри промислового та цивільного будівництва Вінницького державного технічного університету.
Експеримент проводився за умови дотримання нормальної температури і вологості повітря.
В процесі випробування визначався вплив горизонтальних ферм на переміщення вузлів і досліджувався дійсний характер деформування покриття від дії можливих небезпечних навантажень.
Шляхом порівняльного аналізу результатів випробування підкріпленої і непідкріпленої моделі покриття виявлялась доцільність використання горизонтальних ферм.
За умови повного і однобічного (зліва і справа) прикладання навантаження відмічалось деяке розвантаження підкріпленої моделі і зменшення переміщень вузлів покриття. Втім характер деформування серединної поверхні у випадку підкріплення моделі горизонтальними фермами істотних змін не зазнав.
На рис. 4 наведено вертикальні переміщення вузлів моделі з горизонтальними фермами на випадок повного (рис. 6) і однобічного (рис. 7) прикладання навантажень.
Введення горизонтальних ферм показало такі відхилення вузлів по вертикалі.
Максимальне значення (3,89 мм) зафіксовано в середньому вузлі верхнього пояса другої граневої ферми, мінімальне (0,37 мм) - в другому вузлі нижнього пояса другої граневої ферми, які порівняно з непідкріпленим покриттям менші відповідно в 1,9 і 1,2 рази. Різниця вертикальних переміщень вузлів для верхнього пояса першої граневої ферми знаходилась в межах 12...65%, для інших поясів 14...70%.
Відхилення максимальних вертикальних переміщень вузлів на випадок повного і однобічного прикладання навантажень склали 55%.
Поряд з вертикальними визначались і горизонтальні переміщення вузлів.
На рис. 5 наведено горизонтальні переміщення вузлів моделі з горизонтальними фермами на випадок повного (рис. 6) і однобічного (рис. 7) прикладання навантажень.
Введення горизонтальних ферм показало такі відхилення вузлів у плані.
 |
 |
 |
Максимальне значення (1,58 мм) зафіксовано в середньому вузлі нижнього пояса першої граневої ферми, мінімальне (0,06 мм) - в другому вузлі нижнього пояса третьої граневої ферми, які порівняно з непідкріпленим покриттям менші відповідно в 1,9 і 1,2 рази. Відмінність горизонтальних переміщень вузлів для нижнього пояса першої граневої ферми склала 24...58%, для інших поясів 17...68%.
Відхилення максимальних горизонтальних переміщень вузлів на випадок повного і однобічного прикладання навантажень знаходились в межах 53%.
Таким чином отримані результати засвідчили істотну різницю переміщень вузлів і зменшення їх порівняно з непідкріпленим покриттям за обома напрямками.
Висновки.
Додавання елементів за рахунок введення горизонтальних ферм зменшило переміщення вузлів моделі металевого циліндричного стержневого покриття від дії можливих небезпечних навантажень.
Характер викривлення форми істотних змін не зазнав. Переміщення вузлів зафіксовано в тих же ділянках, що і в моделі без підкріплень. Найбільш небезпечним виявилось однобічне навантаження.
Максимальні вертикальні переміщення вузлів в результаті повного прикладання навантаження спостерігались в гребеневій зоні покриття, а максимальні вертикальні переміщення вузлів, які отримані при однобічному прикладанні навантаження, відмічено у верхніх гранях покриття. Проте в горизонтальному напрямку максимальні переміщення вузлів в результаті повного і однобічного прикладання навантаження зафіксовано в нижніх гранях покриття.
1. Попов стержневые системы / . - Л.; М. : Гос. изд-во лит. по стр-ву и арх-ре, 1952. - 112 с. 2. . Исследование пространственных цилиндрических стержневых систем покрытий: дис. … канд. техн. наук 05.23.01 / . - Киев, 1977. - 174 с. – Библиогр.: с. 153–161. 3. Свердлов і циліндричні стержневі покриття : моногр. / , О. І. Сіянов. - Вінниця : «Універсум-Вінниця», 1999. - 134 с. 4. Сіянов Олександр Ілліч. Металеві одношарові циліндричні стержневі покриття: дис. … канд. техн. наук 05.23.01 / Сіянов Олександр Ілліч. - Київ, 2002. - 200 с. – Бібліогр.: с. 181–194. 5. Сіянов О. І. Закономірності розподілу напружень в елементах моделі металевого циліндричного стержневого покриття / О. І. Сіянов // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди : збірник наукових праць. – Рівне : НУВГП, 2006. – Вип. 14. – С. 327–332. 6. Сіянов О. І. Вплив горизонтальних ферм на розподіл напружень в елементах моделі металевого циліндричного стержневого покриття / О. І. Сіянов // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди : збірник наукових праць. – Рівне : НУВГП, 2008. – Вип. 17. – С. 264–271.
