11059

и представляет собой бегущую гармоническую волну, затухающую со временем по гармоническому закону.

4. Кононова, А.А. Уравнения математической физики: учебное пособие / А.А. Кононова, А.Л. Белкова. – С. Петербург: Балт. гос. ун-т., 2019. – 77 с.

1272

Ю. С. Глынина, Н. Ю. Трянина

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КУПОЛЬНО- АРОЧНОГО ПОКРЫТИЯ

Данная работа выполнена в рамках выпускной бакалаврской работы. Внешний вид принятого купольно-арочного покрытия представлен на рис.1. Отметка купольного покрытия +21,760.

Рис. 1. Внешний вид купольно-арочного покрытия

Была создана конечно-элементная модель выбранного купольно- арочного покрытия (рис. 2).

Рис. 2. Пространственная конечно-элементная модель

1273

Расчет пространственного металлического каркаса был произведен в программном комплексе SKAD по первому и второму предельным состояниям.

На конечно-элементную модель были заданы следующие типы нагрузок: собственный вес конструкций, вес ограждающих конструкций – от светопрозрачного покрытия Триплекс, снеговая и ветровая нагрузки. В общей сложности было составлено 13 комбинаций нагрузок. По результатам статического расчета в ПВК «SCAD» были получены значения приведенных напряжений (рис. 3) и отклонения системы в виде перемещений.

Рис. 3. Схема распределения усилий от комбинации загружений

Оптимальные размеры поперечных сечений приняты методом подбора для получения минимальных деформаций в покрытии по второму предельному состоянию.

Подбор сечений ведется отдельно для каждой группы элементов (нижнее опорное кольцо, верхнее кольцо, ребра, кольца, опорные арки, арки, прогоны, стойки).

Часть элементов купола испытывает растяжение с изгибом, часть испытывает сжатие с изгибом. Для элементов, испытывающих растяжение, проверяется условие прочности и выполняется проверка по предельной гибкости, для сжатых элементов дополнительно выполняется проверка на устойчивость.

В конструкции применяются прямоугольные и квадратные трубы из стали С255. Для укрупнения отправочных марок в проекте используются фланцевые соединения. Усилие натяжения высокопрочных болтов (диаметром 16 мм) составляет 118 кН. Нижнее опорное кольцо проектируется в виде окружности с жестким соединением в узлах (рис. 4).

1274

Соединение прогонов с арками – жесткое, в одном уровне, прогоны представляют собой квадратные трубы.

Рис. 4. Узел соединения ребра купола с опорным кольцом

Расчеты выполнялись по стандартной методике, в соответствии с требованием действующих нормативов [1], [2]. Результаты расчетов элементов на устойчивость представлены в таблице 1.

Перемещения покрытия зоны рекреации получены от нормативных значений нагрузок. Значения перемещений (рис. 5) не превышают предельного, следовательно, принятые сечения удовлетворяют условиям расчета. Из условий компоновки все сечения групп элементов подбирались одного типа.

1275

Рис. 5. Вертикальные перемещения (прогибы) от комбинации загружений

1276

Таким образом, проект детально разработан в соответствии с действующими нормами и стандартами. Запроектированное здание имеет современную архитектуру и гармонично впишется в существующую городскую среду.

Литература

1.СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*

2.СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции». Актуализированная редакция СНиП II-23-81*)

3.ГОСТ Р 54157-2010. Трубы стальные профильные для металлоконструкций. Сортамент. М: Издательство стандартов, 2010 г.

А. А. Молева

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

РЕЗУЛЬТАТЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ВЫСОТНОГО ЗДАНИЯ

Ветровое воздействие оказывает значительное влияние на конструктивную прочность и устойчивость зданий и сооружений, являясь основной динамической нагрузкой в районах со слабой сейсмичностью. При этом ветер, в отличие от сейсмических событий, действует постоянно, оказывая влияние как на удобство нахождения в здании людей, так и на физико-химические процессы в конструкциях и грунтах оснований зданий и сооружений.

Современные уникальные здания, высота которых многократно превышает поперечные в плане размеры, как правило, характеризуются повышенной чувствительностью к воздействию ветра, поэтому при расчете их на прочность возникает необходимость оценки ветровых воздействий с большей точностью, чем это требовалось ранее [1-6].

Надёжным способом определения аэродинамических характеристик исследуемого объекта является аэродинамический эксперимент – совокупность мероприятий и методов, реализующих моделирование течений воздуха и его взаимодействия с исследуемым объектом с целью их изучения с использованием экспериментальных установок.

Такой эксперимент был выполнен в аэродинамической трубе лаборатории кафедры «Отопление и вентиляция» ННГАСУ.

1277

В качестве объекта исследования был взята модель проектируемого здания, а именно 67-этажное высотное уникальное здание с ветрогенераторами в городе Новороссийске высотой 304,7 м (рис. 1).

Для проведения исследований в аэродинамической трубе по определению аэродинамических коэффициентов был разработан макет в масштабе 1:800, выполненный на 3D-принтере (рис. 2). В характерных точках модели выполнена система дренажных отверстий для подключения гибких трубок и измерения давления на поверхности модели.

Рис. 1. Исследуемый проект высотного здания: видовая точка

Рис. 2. Экспериментальная модель здания

1278

Модель располагалась внутри установки (рис. 3), где создавался равномерный поток воздуха скоростью 12 м/с. Измерение скорости ветрового потока производилось чашечным анемометром, статического давления на поверхности модели – микроманометром.

Рис. 3. Схема экспериментальной установки: 1 – исследуемый макет сооружения; 2 – ветровой поток; 3 – аэродинамическая труба с осевым вентилятором; 4 – подиум- подставка под модель здания; 5 – направляющие ребра; 6 – гибкая трубка; 7 – микроманометр

После преобразований показаний микроманометра вычислялись

где рпов – давление, измеренное в изучаемой точке поверхности; р0 – динамическое давление, оказываемое ветровым потоком на вертикальную поверхность.

Также были рассмотрены значения аэродинамических коэффициентов, представленные в приложении В [1], как для эквивалентного по внешним габаритам прямоугольного здания 87,4×27,0×277,2 м (п. B.1.2 «Прямоугольные в плане здания с двускатными покрытиями» [1]) и арочного покрытия эквивалентного размера в плане 87,4×27,0 м с переменной стрелой подъема 27,3…12,6 м (п. В.1.3 «Прямоугольные в плане здания со сводчатыми и близкими к ним по очертанию покрытиями» [1]).

Показания микроманометра, значения давления в точках, аэродинамические коэффициенты, полученные при проведении эксперимента и взятые из СП 20.13330, представлены на рисунках 4-6.

Сравнивая аэродинамические коэффициенты, полученные в результате эксперимента и взятые из СП 20.13330, можно сделать вывод о том, что значения коэффициентов изменяются с преобразованием формы здания (исследуемая модель имеет воронкообразное очертание в плане).

1279