Диссертация (1141565), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Процесс раскроя «гипара» на специализированном оборудовании170Конструкции состоит из семи частей, соединенных между собой сварными швами,выполненными на специальном оборудовании. Ширина нахлеста в сварном шве составляет 30мм (рисунок 4.5). По контуру конструкции предусмотрен веревочный кедер (рисунок 4.6).Рисунок 4.5. Общий вид сварного шваРисунок 4.6. Общий вид веревочного кедераОпорный узел конструкции выполнен из двух металлических пластин, между которымизакрепляется техническая ткань с покрытием с помощью шести болтов М8, представлен нарисунке 4.7.Рисунок 4.7.
Общий вид опорного узла конструкции из технической ткани с покрытиемОси материала (направления вдоль нитей основы и утка) располагаются согласнорисунку 4.8. Выбор направления осей технической ткани с покрытием в конструкции являетсяважной особенностью. В работах [136, 159] показано, что возможно два варианта раскрояконструкции из технической ткани с покрытием - с диагональным и ортогональнымрасположением осей материала. Однако, в обеих работах сказано, что ортогональное171расположение осей материала хоть и упрощает раскрой, но поведение конструкции будетопределяться в основном только жесткостью технической ткани с покрытием на сдвиг(значением модулем сдвига).В разделе 4.4 диссертационной работы также представлено, что ортогональный вариантне рекомендуется использовать из-за больших прогибов конструкции по сравнению свариантом с диагональным расположением осей материала.
Данный вывод согласуется срезультатами работы [137].Рисунок 4.8. Схема расположения нитей основы и утка материала в исследуемойконструкцииСпециально для эксперимента был разработан металлический стенд. Геометрический иобщий вид модели стенда для испытания конструкции показан на рисунке 4.9.Рисунок 4.9. Модель металлического стенда для испытания конструкции172Стойки, ригели и раскосы выполнены из квадратной трубы сечением 80х4, пластины излистового проката толщиной 5 мм. Узлы крепления ригелей и раскосов к стойкам быливыполнены на болтах М12 класса прочности 5.8.
Крепление пластин к профилю из трубосуществлялось с помощью сварных швов катетом 4 мм. Весь металлический стенд былокрашен в красный цвет для создания цветового контраста с технической тканью с покрытиембелого цвета (рисунок 4.10).Рисунок 4.10. Общий вид металлического стенда для испытания конструкцииОбщий вид конструкции из технической ткани с покрытием в форме гиперболическогопараболоида в испытании представлен на рисунке 4.11.Рисунок 4.11.
Общий вид конструкции из технической ткани с покрытием в форме гипара виспытании1734.3.ПорядокМетодика проведения испытания и измерительное оборудованиепроведенияэкспериментаможноразделитьнадваосновныхэтапа:подготовительный этап и непосредственно само испытание конструкции.В диссертационной работе для проведения эксперимента была разработана методикапроведения испытания строительной конструкции из технической ткани с покрытием в формегиперболического параболоида.Порядок основных действий перед началом испытания (подготовительный этап)следующий:- по предварительным численным расчетам в программном комплексе ANSYS былоопределено значение предварительного натяжения гипара и уточнена общая испытательнаянагрузка в эксперименте с необходимым количеством этапов нагружения;- по результатам численных расчетов были определены характерные точки конструкции,в которых будут измеряться перемещения конструкции и деформации технической ткани спокрытием;- в соответствии с этими исследуемыми точками, была составлена схема расположенияизмерительных приборов с указанием их типа и характеристик;- после закрепления конструкции на испытательном стенде была измерена геометриигипара с целью проверки и корректировки геометрии в расчетной модели в ANSYS;-подготовлено рабочее место и область проведения эксперимента, подсоединеныизмерительные датчики к контрольному оборудованию и к персональному компьютеру,подготовлена нагрузка, согласован ход проведения испытания.После подготовительного этапа в эксперименте было выполнено предварительноезагружение, которое является начальным этапом испытания конструкции из технической тканис покрытия.
Это было сделано для того, чтобы:- проверить работоспособность всего измерительного оборудования;- проконтролировать возможность беспрепятственного считывания и записи показаний сприборов;- визуально осмотреть и оценить техническое состояние конструкции, а также ее узловпосле приложения нагрузки;- была возможность корректировки и устранения возникших непредвиденных проблем,способных неблагоприятно повлиять на дальнейший ход эксперимента.174Далее, порядок проведения испытания конструкции из технической ткани с покрытием вформе гипара был следующий:-производилисьпоследовательныезагруженияконструкциисустановленнымивременными интервалами между этапами нагружения;- после каждого этапа загружения конструкции измерялись усилия, перемещения идеформации в исследуемых точках гипара;- производилась постоянная фото и видеосъемка эксперимента.Согласно работе [26] для выяснения закономерности приращения перемещений идеформаций после приложения нагрузки делается выдержка:- для металлических конструкций — от 15 до 30 мин;- железобетонных конструкций — около 24 ч;- деревянных конструкций — от 12 ч до нескольких суток.Если перемещения и деформаций при постоянной нагрузке в указанные выше сроки незатухают, то время выдержки увеличивается.Общих рекомендаций по значению выдержки между этапами загружения длястроительных конструкций из технических тканей с покрытием на данный момент несуществует.
По результатам анализа зарубежных работ и исследования в работе релаксациинапряжений материала в испытании конструкции можно отметить, что после 30 минутнаблюдается некоторая стабилизация напряжений и деформаций в материале, котораядостаточна для включения технической ткани с покрытием в работу. Также, в связи с тем, что вдиссертационной работе исследуется напряженно-деформированное состояния конструкции вначальный этап эксплуатации (т.е. исследуется кратковременная прочность материала), товыдержка была выбрана равной 30 минутам после каждой ступени нагружения.В проведенном в диссертации эксперименте предварительное натяжение конструкции назаданную величину силы осуществлялось с помощью талрепов во всех четырех опорахконструкции.
Значение силы предварительного натяжения было принято равным 3 кН. КакпоказалипредварительныечисленныеэкспериментывANSYS,данноезначениепредварительного натяжения является наиболее рациональным с точки зрения минимизациинапряжений в материале и достаточно небольших перемещений конструкции при данныхразмерах «гипара» и общей расчетной нагрузке 1,5 кПа. Результаты исследования релаксациинапряжений в конструкции из технической ткани с покрытием в форме гиперболическогопараболоида представлены в разделе 4.5 диссертационной работы.175Равномерно-распределенная нагрузка прикладывалась с помощью мешочков с песком(рисунок 4.12). Был использован строительный фракционный песок по ГОСТ 22551-77(фракция до 1,25 мм).
Материал мешочков – ткань OXFORD 210 D. Каждый мешочек с пескомвесил 25 Н и имел в рабочем состоянии (после заполнения песком) размеры в плане 0,3 на 0,3 м.Рисунок 4.12. Мешочек с песком для моделирования равномерно-распределенной нагрузкиНа половину поверхности конструкции из технической ткани с покрытием былаприклеена двухсторонняя лента (рисунок 4.13), которая служила как для крепления, так и дляпрепятствия соскальзыванию мешочков с песком с поверхности конструкции. Для исключениявлияния армирующего эффекта двухсторонней ленты на напряженно-деформированноесостояние конструкции из технической ткани с покрытием, лента была разделена на небольшиекусочки по 5-7 см.Рисунок 4.13. Общий вид конструкции с двухсторонней лентой в ненатянутом состоянииВ связи с тем, что форма конструкции является сложной - имеет двоякую кривизну,перемещения точек не будут строго вертикальными.
То есть все три компоненты (x, y, z)вектора перемещения каждой точки поверхности будет иметь ненулевое значение. В связи сэтим для определения перемещений был использован измерительный прибор – тахеометр176марки NTS-350 (рисунок 4.14). Для определения перемещения центральной точки и дляконтрольной проверки достоверности результатов измерения перемещений тахеометром былиспользован прогибомер Аистова 6-ПАО (рисунок 4.15). На поверхность материала былинанесены контрольные точки для возможности отслеживание перемещений (рисунок 4.16).Рисунок 4.14. Общий вид тахеометра NTS-350при съемке перемещений контрольной точкиРисунок 4.15. Общий вид прогибомераАистова 6-ПАО в экспериментеРисунок 4.16.
Контрольные точки для отслеживания перемещений конструкции с помощьютахеометра и прогибомера Аистова177Во второй главе диссертации в лабораторных испытаниях выявлено, что техническаяткань с покрытием обладает большими деформациями при приложении нагрузки (до 20% приразрыве). Вследствие этого обстоятельства, были приобретены у японской компании TokyoSokki Kenkyujo Co., Ltd. тензорезисторы марки YFLA-20, предназначенных для измерениябольших деформаций с максимальным рабочим диапазоном удлинения до 15-20%.
Былприобретен специальный однокомпонентный клей на основе цианокрилата марки CN-Y,предназначенный для аппликации тензорезисторов. Согласно руководству по эксплуатации,данный тип клея подходит для применения на композитных материалах, различных металлах ипластиках. Основные документы и сертификаты на тензорезисторы и клей приведены вприложении 3.Согласно паспорту на тензорезисторы YFLA-20 коэффициент тензочувствительностисоставляет k 2.13 2% для всей партии. Поэтому, не было необходимости определятьтарировочные коэффициенты для тензорезисторов. Однако, автор выборочно проверилтарировочные коэффициенты тензорезисторов по средствам стандартного испытания балкиконсольного типа в лаборатории НИУ МГСУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
