ПРОСТРАНСТВЕННАЯ РАБОТА СИЛ В ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ, ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1

• Авторы
• Файлы

Сапожников А.И. Микишев А.И. Золина Т.В. Яксубаев К.Д. Статья в формате PDF 126 KB Заводские цеха, эстакады морских причалов, пальчиковые пирсы и многие другие объекты, поддерживающие подъемно-трaнcпортное оборудование (ПТО), подвергаются интенсивным динамическим воздействиям, возбуждаемым движением ПТО и торможением его грузовой тележки, ветром, землятресениями, навалом судов при швартовке к причалу или их стоянке у причала при проникновении в акваторию морских волн, а также провалам основания при карсте, просадках и воздействии мульды сползания.

Динамические воздействия вызывают колебания ПТО и поддерживающих его сооружений, носящих прострaнcтвенный хаpaктер, в ряде случаев возбуждаемых кинематическим путем. Статические воздействия, формируемые весом сооружения при провалах основания, вызывают перекосы и разрушения сооружений. Из всех воздействий наиболее опасными являются сейсмические.

Анализ сейсмического воздействия на сооружения не будет достоверным, если не будет разработана методика определения сейсмического воздействия и адекватного ему значения нагрузки. В данной работе получено обозримое решение этой задачи, что удалось благодаря применению фундаментальных функций.

Распределение нагрузки между несущими конструкциями сооружения осуществляется с помощью матриц приведения, причем, учитывая изменчивость силовой и частотной составляющих сейсмической нагрузки, расчет выполняется по огибающей.

Получены аналитические решения для свайной эстакады регулярной конструкции с секциями, сосединенными шарнирными связями, что удалось благодаря выбору межсекционных шарниров в качестве расчетных точек (РТ), и использованию полиновом Чебышева. Для многоэтажных зданий регулярной конструкции, применив кронекеровское произведение матриц, удалось построить решение на основании расчета отдельной стены и отдельного перекрытия, причем задача свелась к уравнению Ляпунова, хорошо известному в теории устойчивости.

Следует отметить, что полиномы Чебышева, кронекеровские матричные преобразования и уравнение Ляпунова в строительной механике использованы впервые.

Добившись повышения точности определения нагрузок, упростив расчеты традиционных моделей сооружений, логично уделить внимание оценке адекватности получаемых результатов реальному их поведению. Это удается выполнить в рамках САЕ - системы FEMAP - NASTRAN.

Исследования показали, что в зданиях при действии горизонтальных нагрузок наблюдается депланация перекрытий, степень проявления которой зависит от шага колонн, слабо влияющая на величину их жесткости в горизонтальной плоскости, а, следовательно, и поддерживающую, по отношению к стенам, его функцию. Однако депланация перекрытий вызывает появления дополнительных моментов в колоннах. Важно отметить одно неожиданное обстоятельство: установка дополнительной колонны в центре пролета в точке перегиба ригеля приводит почти к полному исключению депланации, что объясняется жесткостью колонны на изгиб.

Также установлено, что включение колонн в конструкцию стен, широко используемое в кирпичных зданиях, вызывает концентрацию напряжений (в колоннах и стенах) и их увеличение в несколько раз, что неминуемо вызовет разрушение конструкций. Колоннада, однако, эффективна как система амортизации здания, удерживаемого ими. Расчеты показали, что стена здания, установленного на колоннаде, препятствуя изгибу ригеля при горизонтальной нагрузке на раму, приводит к увеличению моментов в ее верхних узлах; по мере нарастания пластических деформаций в верхней и нижней заделке колонн, где происходит разрушение по косым сечениям. Это явление, давно известное как экспериментальный факт, наконец нашло теоретическое объяснение.

САЕ - системы эффективно описывают и поведение грунта основания, что позволило исследовать работу причалов - подпopных систем. Учет послойной засыпки пазухи стенки приводит к снижению расчетного значения давления грунта.

В производственных зданиях с тяжелым режимом работы мостовых кранов при их холостом ходе с грузом на крюке наблюдаются поперечные колебания с амплитудой, в ряде случаев превышающей амплитуду, вызванную торможением грузовой тележки, а при торможении тележки максимальная нагрузка возникает не при самом большом весе груза; играет роль совпадение частот колебания здания и груза, подвешенного на грузовом канате или жестко. Аналогичное поведение наблюдается у пальчиковых пирсов, поддерживающих козловые краны и краны с консолями.

 Описанные методики позволяют учесть прострaнcтвенный хаpaктер работы сооружения и тем самым выявить прострaнcтвенную работу сил, развиваемых между его отдельными элементами, между сооружением и оборудованием, на лапах оборудования и между его узлами. В рамках методик возможен расчет по пути от общего к частному, что позволяет считать методику расчета в макропостановке завершенной и, используя метод контурных и расчетных точек (МКиРТ), прейти к расчетам на микроуровне, что целесообразно при исследовании разрушения конструкций.

---