Введение к работе
Актуальность проблемы. В известных конструктивных решениях систем большепролетных висячих покрытий прямоугольного платга с разомкнутым опорным контуром, мероприятия по восприятию внешнего горизонтального распора дорогостоящие не только по расходу материалов, но также по трудозатратам на них. В то же время вопрос рационального способа обеспечения стабилизации пролетной конструкции висячего покрытия рассматривается как второстепенный. В результате в существующих сооружениях стоимость опорной конструкции достигает 50-70$ от их общей стоимости, а стабилизация осуществляется главным образом за счет веса.
Такое состояние вопроса в значительной мере объясняется тем, что выстроенные сооружения встречаются преимущественно в странах Северной Америки, Европы и в Японии, где из-за учета большой снеговой нагрузки несущие и ограждающие конструкции висячих покрытий получаются более массивными. В таком случае эффективность предварительного напряжения при локализации внешнего горизонтального распора в уровне покрытия и обеспечении стабилизации пролетной конструкции висячего покрытия заметно уменьшается.
Именно отсутствие снеговой нагрузки в тропических условиях позволяет наиболее эффективно использовать предварительное напряжение при обеспечении безизгибной работа опор системн и стабилизации ее пролетной конструкн'та.
В частности, для Зимбабве - страны с достаточно развитой горнодобывающей промышленностью, выбрасывающей большой объем отработанных шахтных канатов, не подлежащих никакой переплавке, разработка рационального конструктивного решения внешнебезраспорной вантовой- системы большепролетного висячего покрытия - вопрос весьма перспективный с экономической точки зрения и потому особей актуальности. По окончании срока эксплуатации в качестве подъемных в шахтах остаточная прочность стальных канатов достаточна для того, чтобы нагружать их почти как новые в более спокойной работе в качестве нитей висячих покрытий.
Целью диссертационной работы является разработка рационального конструктивного решения двухпоясной вантовой системы большепролетного висячего покрытия прямоугольного плана, с разомкнутым опорным контуром и восприятием внешнего горизонтального распора балкой-распоркой в уровне покрытия; теоретических основ и практических методов расчета.
Научная новизна работ»
Разработано новое, рациональное конструктивное решение двухпоясной внешнебезраспорно!* вантовоГ системи большепролетного висячего покрытия прямоугольного плана с разомкнутым опорным контуром. В отлячие от сущестбующих решений в пролетной конструкции разработанной системы не только положительную ( соб-ствашшй вес ) , но также отрицательную ( отсос ветра ) вертикальные поперечные нагрузки воспринимаются элементами, работающими на растяжение - несущим и стабилизирующим поясами соответственно.
Разработаны теоретические осноеы и инженерный метод расчета, позволяющий определить напряженно-деформированное состояние системы с достаточной для практических пеле? точностью на втором этапе приближения при соотношении длины панели к пролету h/l «Ї 0,125.
Разработаны теоретические основы и точный метод расчета, позволяющий определить напряженно-деформированное состояние системы при любых соотношениях длины панели к пролету и схеме приложения полезной ( временной ) нагрузки.
Практическое значение работн
При инженерном методе расчета напряженно-деформированное состояние системы описывается полученным в форме метода начальных параметров уравнением упругом линии сжато-изогнутого стержня балки распорки, содержащее четыре неизвестные величины: начальные параметры <^»0, Q0 и промежуточные величины Q1t q2. Из граничных условий получена система четырех линейных уравнений, решение которой представлено в матричной форме; таким образом, определение неизвестных величин (р0, Q0, q1 , Q2 сво- дится к вычислениям по простим готовым выражениям по данному алгоритму, состоящему иа 6 пунктов. При покрытии по прогонам, расположении в сечениях диафрагм и расчетном загружении временной нагрузкой в виде равномерно распределенной нагрузки по всему пролету, проверка второго предельного состояния системы вполне обоснована.
Формула, описывающая напряженно-деформированное состояние системы при точном методе расчета представляет собой обыкновенное линейное уравнение 1-го порядка, по которому проверка второго предельного состояния осуществляется непосредственно.
Внедрение результатов работы
Представленный на конкурс в мае 1993 г. проект нового Международного павильона Ьжегодно.ч Зимбабвийской Международной Торговой Ярмарки в г.Булавайо, Зимбабве, бнл осуществлен по разработанным в данной диссертационной работе конструктивному решению Енешнебезраспорной системы большепролетного висячего покрытия на прямоугольном плане с разомкнутом опорным контуром и инженерному методу расчета.
Покрытие павильона пролетом 60 м и длиной 132 м представляет собой двухпоясную систему с восприятием внешнего горизонтального распора балкой-распоркой в уровне покрытия. Сжато-иэогнутый стержень балки-распорки выполнен в виде пространственного бруса прямоугольной формы сечения, высотой г м. Данные о конструкциях проекта представлены в табл. I.
По сравнению с существующими сооружениями подобных решения и размеров в проекте достигается экономия стали как минимум на 3455. Из индивидуальных, предложенный проект занял первое место по.экономии стали и оригинальности конструктивного решения.
На защиту выносятся:
разработка и исследование новой конструктивной формы висячего покрытия;
разработка инженерного и точного методов расчета предложенного конструктивного решения висячего покрытия;
экспериментальные исследования на модели, подтверждающие применимость разработанных методов к расчету натурной системы.
Апробация w6oth
Материалы диссертации докладывались на семинарах кафедрн металлических конструкций МИСИ ( ныне МГСУ) (IS88, 1990, І.99І )и в мае 1993 г. по случаю представления проекта Международного павильона на конкурс на Национальной конференции по Строительному Проектированию в Разделе "Капитальных Объектов" в г .Хараре, Зимбабве .
Структура и объем работа
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, рекомендаций по расчету системы инженерным способом и списка литературы из 209 наименований. Работа изложена на 200 страницах и включает 24 таблицы и 26 рисунков.
Таблица I
поясной элемент опорная распорка элемент решетки
двухслойная панель
Связи
*св. - 6-
содЕралнж РАБота
рведение. Обоснована актуальность иссгедуемоч проблемы; сформулированы цель работы, научная новизна и практическое значение полученных результатов, основные положения, которые выносятся на защиту.