Экспериментальное исследование прочности и деформативности комбинированной металлодеревянной арочной конструкции

УДК

624.016

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2015.3.93

Аннотация

С возрастанием загруженности автомобильных дорог в больших городах все острее становится проблема увеличения их пропускной способности. Решить ее можно при помощи устройства надземных пешеходных переходов. Кафедра металлических, деревянных и пластмассовых конструкций Одесской государственной академии строительства и архитектуры занимается исследованием надземных пешеходных переходов пролетом 12...24 м. В данной работе рассматривается вариант арочной конструкции, в которой арка и подвески – металлические, а затяжка – деревянная клееная балка. При проектировании опытной модели в качестве исходных параметров были приняты пролет арочной конструкции, поперечное сечение клееной деревянной балки и число подвесок. Значение расчетной нагрузки в первом приближении задано техническим заданием. Остальные параметры конструкции – высота и сечение арки, расположение и сечение подвесок, окончательная несущая способность конструкции – определены численным линейным расчетом в программном комплексе ЛИРА 9.6 исходя из принятого критерия оптимальности (оптимальным считается тот вариант, для которого при расчетной нагрузке и минимальных прочных размерах в элементах конструкции (арке, балке и подвесках) возникают напряжения, близкие к допускаемым). При расчете варьировались геометрические и прочностные параметры конструкции. Для каждой из комбинаций варьируемых параметров определялись наибольшие напряжения в каждом из элементов конструкции (арке, балке, подвесках) и коэффициенты загруженности. Для каждого поперечного сечения арки и подвесок выделялся вариант конструкции с теми геометрическими параметрами, при которых несущая способность оказывалась наибольшей. Для испытаний был спроектирован и изготовлен специальный стенд, обеспечивающий моделирование равнораспределенного нагружения конструкции. В результате испытаний установлено, что несущая способность арочной конструкции, спроектированной в соответствии с принятыми критериями оптимальности, на 36 % выше рассчитанной в программном комплексе ЛИРА 9.6 и на 2 % выше полученной при расчете в программном комплексе, учитывающем геометрическую и физическую нелинейность. Проведенные исследования показали, что принятая методика проектирования и предложенный критерий оптимальности могут быть использованы в практике проектирования подобных конструкций.

Сведения об авторах

© В.В. Стоянов, д-р техн. наук, проф.

А.А. Бояджи, асп.

Одесская государственная академия строительства и архитектуры, ул. Дидрихсона, 4, г. Одесса, Украина, 65000; e-mail:MDiPK@yandex.ru

Ключевые слова

металлодеревянные арочные конструкции, прочность, деформативность

Литература

1. Окунь И.В., Чучмай С.М., Приступлюк В.П. Эффективные клеедощатые несущие конструкции надземных пешеходных переходов // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. Вип. № 46. Одеса: Зовнішньорекламсервіс, 2012.
С. 263 – 267.

2. Стоянов В. В., Бояджи А.А. Некоторые аспекты оптимального проектирования комбинированной арочной конструкции при наличии дополнительных конструктивных условий // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. 2014. №29. С. 362 – 368.

Поступила 03.07.2014

Ссылка на английскую версию:

Experimental Study Of Strength And Deformability Of Combined Metalwooden Arch Structure

UDC 624.016

Experimental Study Of Strength And Deformability Of Combined

Metalwooden Arch Structure

© V.V. Stoyanov, Doctor of Engineering, Professor

А.А. Boyadzhi, Postgraduate Student

Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, Didrihsona, 4, Odessa, 65029, Ukraine; e-mail: MDiPK@yandex.ru

Problem of increasing road capacity in the big cities is becoming more acute due to their increasing workload. It can also been solved by using elevated pedestrian crossings. Department of metal, wood and plastic constructions Odessa State Academy of Construction and Architecture studies the elevated pedestrian crossings (12-24 m opening). The arch structure, in which the arch and suspension are metal and toke is wooden laminated beam was considered in this paper version. The purpose is to design the optimal structure (in terms of its carrying capacity and material savings) to do an experimental investigation of its stress-strain state and compare it with the calculated results. The opening, cross-section of laminated wooden beam and the number of suspensions were taken as input designing parameters of the test model. In a first approximation, the rated load considered as given by specifications. The rest of the design parameters - height and cross section of the arch, the location and the cross section of suspensions and ultimate bearing capacity were determined by numerical linear calculation by LIRA 9.6 based on the criterion of optimality (the best is that variant for which at rated load and minimum cross section sizes, the stresses of structural elements (arch, beam and suspensions) are close to permitted). The geometric and strength parameters of the structure varied when calculating. For each of the combinations of variable parameters defined maximum stresses in each of the structural elements (arch, beam, suspension) and load factor. For each cross-section of the arch and suspensions stood the variant of the construction with the geometrical parameters, in which the bearing capacity has the greatest ability. The special stand for tests was designed and manufactured. It provides modeling equipartition loading of construction. The tests revealed that the bearing capacity of an arch structure, designed in accordance with the criteria of optimality 36% higher than calculated in the LIRA and 2% higher than obtained in the calculation in the software package that takes into account geometrical and physical nonlinearity. Studies have shown that the process of designing adopted and the optimality criterion proposed can be used in the practice of designing such structures.

Keywords: arch structures of metal and wood, strength, deformability

REFERENCES

1. Okun 'I.V., Chuchmaj S.M., Pristupljuk V.P. Jeffektivnye kleedoshhatye nesushhie konstrukcii nadzemnyh peshehodnyh perehodov.[Effective glued board bearing structures of elevated pedestrian crossings]. Bulletin of the Odessa State Academy of Construction and Architecture, ser. № 46, Odessa: Zovnіshn'oreklamservіs, 2012, pp. 263 – 267.

2. Stoyanov V.V., Boyadzhi A.A. Nekotoryie aspektyi optimalnogo proektirovaniya kombinirovannoy arochnoy konstruktsii pri nalichii dopolnitelnyih konstruktivnyih usloviy [Some aspects of optimal projection of arch combined constructions with additional constructives conditions]. Resources saving materials, constructions and buildings, 2014, No.29. pp. 362 – 368.

Received on 03.07.2014