Диссертация (792745), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

Кроме того, с цельюповышения жесткости оболочки и избегания складкообразования на поверхностирекомендуется обеспечить повышение давления под оболочкой до величины нениже 0.6q.4.2.4.5. Упрощенные методики для оценки горизонтальных перемещенийвоздухоопорных оболочек в потоке воздухаПоскольку в конце динамического расчета при стационарном обтеканииколебании оболочки затухают, то в качестве упрощенного подхода для анализааэроупругих перемещений оболочки можно предложить произвести расчетоболочки на действие внешней нагрузки, соответствующей картине распределениядавления, полученной в результате двусторонне связанного расчета.

Упрощениесостоит в том, что расчет производится в несвязанной постановке. Результатырасчета горизонтальных перемещений для этого случая показаны на рисунке 4.26.Можно заметить, что максимальное перемещение составляет 1.31 м, что отличаетсяотрезультатоврасчетавсвязаннойпостановке на5.4%,тоесть судовлетворительной точностью.Рисунок 4.26.

Деформированная поверхность оболочки для случая ψ = 0.39 послерасчета в упрощенной постановке147В справочнике [85] приводится упрощенная формула (11.94) для определениягоризонтального прогиба цилиндрической оболочки при «небольших скоростяхветра» (к сожалению, более точно область применимости указанной формулы неуказана):f 1 qr,3 p(11.94)где q – скоростной напор ветра;Δp– избыточное давление под оболочкой;r – радиус оболочки.p С учетом обозначений, принятых в данной работе    перепишемqформулу в виде:1r(4.3)3Однако, расчеты по данной формуле для ψ ≤ 1.0 дают существенноf завышенные результаты:1 101 10при   0.39, f   4.46 м . 8.54 м ; при   0.61, f  3 0.613 0.39Что представляется физически невозможным и значительно превышаетрезультаты, полученные в данной работе.Предлагается для инженерных расчетов сохранить общую структуруформулы, но записать ее в виде:qr,(4.4)pгде k – коэффициент пропорциональности, определяемый по результатамf kрасчетов;r – средний радиус кривизны сечения I-I (см.

рисунок 4.16) определяемый дляначального состояния воздухоопорной оболочки, м.f – горизонтальное смещение оболочки после установления стационарногорежима обтекания, м.148Поскольку учет ветровых порывов, окружающей застройки, снижения модуляупругости ткани в связи со старением, а также других факторов при численноманализе деформирования воздухоопорных оболочек весьма затруднен, а междувеличиной и законом распределения нагрузки, величиной избыточного давления иперемещениями оболочки имеется весьма сложная зависимость, то представляютсявесьма разумными рекомендации нормативного документа [105] располагатьтвердые предметы на расстоянии вдвое превышающем величину расчетныхперемещений.

Другими словами, вводится дополнительный коэффициент запасаK 2к величине расчетных максимальных перемещений для снижениявозможных неблагоприятного влияния факторов, неучтенных в расчете.Результатыопределениямаксимальныхгоризонтальныхсмещенийврезультате многовариантных расчетов оболочки на прямоугольном планеразмером 20х50 м в двусторонне связанной постановке для различных комбинацийвнутреннего давления и скоростного напора ветра показаны в таблице 4.4.Таблица 4.4Шифрα, °v, м/сp, Паq, Паψf, мk1.41520150245.00.610.9230.0571.5020150245.00.610.8620.0531.63020150245.00.610.9150.0561.71525150382.80.391.32280.0521.83025150382.80.391.26860.0501.9025150382.80.391.24200.0492.1035300750.30.401.25890.0502.21535300750.30.401.33390.0532.33035300750.30.401.36910.055HR1.1025150382.80.391.20170.047HR1.21525150382.80.391.28730.050HR1.33025150382.80.391.36910.054HR2.1 DES025150382.80.391.20850.047149Следовательно, несколько в запас, можно принять величину k = 0.06 ипроизводить предварительную инженерную оценку горизонтальных прогибовоболочки на прямоугольном плане по формуле:f  0.06qr.p(4.5)4.2.4.6.

Сопоставление напряжений в воздухоопорных оболочках при различныхуглах скольженияОценкупрочностиматериалавсводеправилпопроектированиюстроительных тентовых конструкций предлагается проводить отдельно длянаправления основы и утка по формулам (1) и (2) [79]:max,о  Rр,о ,(1)max,у  Rр,у ,где max,о и  max,у(2)– максимальные напряжения в мягкой оболочке по основе иутку соответственно;Rр,о и Rр,у – расчетные сопротивления при растяжении по основе и уткусоответственно.Следует заметить, что в виду малых толщин тентовых материалов мягкихоболочек КСТ все технические характеристики принято относить не к площадисечения, а к ширине участка на поверхности.

Однако, при численных расчетах отнормальных растягивающих напряжений σ можно перейти к растягивающемупогонному усилию Т путем умножения напряжения на толщину оболочки, котораяполагается в расчете неизменной.Таким образом, можно сопоставить не погонные растягивающие усилия,напряжения в направлениях основы и утка, возникающие в оболочке приизменении угла скольжения и неизменных остальных параметрах. В литературе[33] имеются указания, что при угле скольжения равном 30° максимальные150напряжения в материале наибольшие. Расчеты показали, что величина напряженийпри ненулевом угле скольжения отличается в большую сторону:в направлении нитей утка (вдоль длинной стороны оболочки) – на 6% (6.76МПа против 6.36 МПа);в направлении нитей основы (вдоль короткой стороны) – на 20% в большуюсторону (8.74 МПа против 7.31 МПа).Карты распределения напряжений показаны на рисунке 4.27.а) 1.8.

α = 30°, по основеб) 1.9. α = 0°, по основев) 1.8. α = 30°, по уткуг) 1.9. α = 30°, по основеРисунок 4.27. Карты распределения напряжений, Па.1514.3. Рекомендации по уточнению нормативного документа попроектированию и расчетам воздухоопорных оболочекНеобходимо внести требования расчета перемещений воздухоопорнойоболочки для определения зоны безопасного размещения жестких конструкций,таких как металлические ограждения, мачты освещения и др.Если проектом не предусмотрена автоматизированная система повышениядавления и резервные воздухонагнетательные установки, то должен бытьпроизведен расчет воздухоопорной оболочки на действие минимальногоэксплуатационного давления под оболочкой, указанного в паспорте сооружения(но не менее 150 Па) и расчетной ветровой нагрузки.

При назначении ветровойнагрузки следует учитывать степень ответственности и срок службы сооружения.Расчеты допускается производить в статической постановке с учетомгеометрическойнелинейности,специализированныхкакправило,вычислительныхспрограммныхиспользованиемкомплексов,предназначенных для расчета строительных конструкций.Рекомендуется следующая последовательность проведения расчета:1) Создание компьютерной модели оболочки.Если форма оболочки не является стандартной (цилиндрической илисферической),тоначальнуюформуоболочкиследуетопределятьвспециализированных программах, предназначенных для поиска рациональнойформы оболочки.При расчете должна учитываться безмоментность напряженного состоянияоболочки.

При расчете методом конечных элементов следует использоватьспециальные типы конечных элементов, предназначенные для моделированиямембран. Рекомендуется применять линейно-упругую ортотропную модельматериала оболочки. Модули упругости по основе и утку назначаются равнымисоответствующим секущим модулям по соответствующему направлению длянапряжений, составляющих 20% от разрывной прочности, определенной по152результатам одноосных испытаний на разрыв полос материала по стандартнымметодикам. Модуль сдвига G12 допускается принимать равным 5% от модуляупругости по основе. Коэффициент Пуассона v1 принимается равным 0.1, а другойвычисляется из выражения v2 = v1E2/E1.В случае ограничений, не позволяющих учесть ортотропию механическихсвойств материала, допускается применение изотропной линейно-упругой моделиматериала, модуль упругости назначается равным секущему модулю упругости поутку для напряжений в 20% от разрывной прочности.

В этом случае величинаперемещений оболочки будет вычислена с небольшим запасом, однако,распределение напряжений будет определено не точно, поэтому при проверкепрочности рекомендуется вводить дополнительный коэффициент надежности поматериалу равный 1.2.Для моделирования швов могут быть использованы специальные конечныеэлементы типа гибкой нити эквивалентные реальным швам по жесткости нарастяжение.В качестве граничных условий принимается защемление узлов по опорномуконтуру, деформации фундаментов не учитываются.2) Производится расчет оболочки на действие внутреннего давления pПри этом оценивается равномерность распределения нормальных напряженийкак критерий рационального выбора раскройной формы оболочки.

Характеристики

Список файлов диссертации