CC BY
6
DOI https://doi.orq/10.46845/2541 -8254-2021 -3(30)-17-17
УДК.692.4
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ В АРКАХ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЙ СНЕГОВОЙ НАГРУЗКИ В НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТАХ РАЗЛИЧНОГО ГОДА ВЫПУСКА
А. С. Коваль, студентка, e-mail: alinakoval0702@mail.ru ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»
И. В. Хомякова, кандидат техн. наук, доц., e-mail: irina.khomyakova@klgtu.ru ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»
Ж. Г. Концедаева, кандидат техн. наук, доц., e-mail: zhanna.kontsedaeva@klgtu.ru ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»
В статье представлены результаты анализа зависимости внутренних усилий в сечениях параболических арок со стрелой подъема 1/51 с различным пролетом l от действия снеговой нагрузки, рассчитанной по нормативным документам разного года выпуска (СНиП 2.01.07-85* [1], СП 20.13330.2011 [2], СП 20.13330.2016) [3].
Ключевые слова: арки, расчет внутренних усилий, снеговая нагрузка, нормативные документы.
ВВЕДЕНИЕ
3 августа 1962 года был выпущен СНиП «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования». С тех пор строительные нормы и правила претерпели значительные изменения. За это время в разных регионах страны произошли заметные климатические изменения, поэтому в документ необходимо было внести климатические правки, помимо этого в своде правил изменились расчетные схемы приложения временных снеговых нагрузок, поменялись формулы их расчета, появились дополнительные коэффициенты. Все это в значительной мере усложнило статический расчет.
Так, например, СП 20.13330.2016 и 2011 «Нагрузки и воздействия» являются актуализированной редакцией СНиПа 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».
Рисунок 1 - Схема распределения снеговой нагрузки: а) СНиП85*; б) СП2011 и СП2016
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования являются параболические арки с различными стрелой подъема { и пролетом 1.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
В связи с вышесказанным целью настоящей работы является сравнительный анализ внутренних усилий, полученных по различным формам загружений с учетом изменений в нормативных документах.
Для реализации поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Произвести расчет внутренних усилий арки со стрелой подъема ?=(1/5)1 различных пролетов.
2. Произвести сравнительный анализ полученных внутренних усилий (М, К, 0) по [1], [2], [3].
3. Определить зависимость изменения максимальных внутренних усилий от пролета арки и вида нагружения.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Методы исследования: расчет, анализ, сравнение.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для выполнения поставленных задач были произведены расчеты внутренних усилий в арке для второго снегового района со стрелой подъема 1/5! пролетами 1 = 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60м по нормативным документам: [1], [2], [3] для 6 снеговых районов.
В данной работе представлены данные расчета для арки пролетом 10 м, высотой 5 м, что составляет 1/51. Постоянная нагрузка принималась равной единице. Арка разбивалась на 10 расчетных сечений
Рисунок 2 - Геометрия принятой арки 2
Для определения и анализа внутренних усилий были рассмотрены следующие виды загружений снеговой нагрузкой:
1. Симметричное, распределенное по параболе.
2. Несимметричное, распределенное по треугольникам.
3. Симметричное равномерно распределенное по прямоугольнику. Результаты полученных значений внутренних усилий представлены на рис. 3-8.
Рисунок 3 - Значения изгибающих моментов для загружения (1)
Рисунок 4 - Значения поперечных сил для загружения (1)
Рисунок 5 - Значения продольных сил для загружения (1)
Рисунок 6 - Значения изгибающих моментов для загружения (2)
Рисунок 7 - Значения поперечных сил для загружения (2)
Рисунок 8 - Значения продольных сил для загружения (2) Максимальные значения внутренних усилий N Q) приведены на рис. 9
Симметричное загружение
10
8,75
7.5 7,35
1,743
| 0,432 Щ ^ Щ ^
СНиП 2.01.07-85*
СП 20.13330.2016
СП 20.13330.2011 ■ М гпах ВО та* ■ N гпах
Рисунок 9 - Значения максимальных усилий (М, Q, Ы) при загружении (1)
Несимметричное загружение
14,351
СНиП 2.01.07-35* СП 20.133S0.2011 СГ 20.13330.2016
■ М гпах Огпах ■ N гпах
Рисунок 10 - Значения максимальных усилий (М, Q, Ы) при загружении (2)
Анализ данных показывает, что:
1) Соотношение максимальных моментов между вычисленными значениями для симметрично распределенной нагрузки, по нормативным документам [1] и [2] приблизительно составил 0,8, а между 2011 и 2016 г. - 1,2 независимо от пролета арки.
Для несимметрично распределенной - 1 и 1,2.
2) Соотношение максимальных поперечных сил - 1,6 и 1,2 для симметричной, а для несимметрично распределенной - 0,5 и 1,2, соответственно, независимо от пролета арки.
3) Соотношение максимальных продольных сил - 1 и 1,2 для симметричной, а для несимметрично распределенной - 0,5 и 1,2, соответственно, независимо от пролета арки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1) Снеговая нагрузка, посчитанная по [3], увеличилась на 16-17% по сравнению с нагрузкой, посчитанной по [2] по всем климатическим районам.
2) Максимальное значение момента, посчитанного от симметричной параболической нагрузки, от СНиП85* к СП 20.13330.2011 изменилось на 25 %, а от несимметричной нагрузки, распределенной по треугольникам - на 1,6 %.
Максимальное значение момента, посчитанного от симметричной параболической нагрузки, от СП 20.13330.2011 к СП 20.13330.2016 изменилось на 16 %, а от несимметричной нагрузки, распределенной по треугольникам - на 16 %.
3) Максимальное значение поперечной силы, посчитанной от симметричной параболической нагрузки, от СНиП85* к СП 20.13330.2011 изменилось на 37 %, а от несимметричной нагрузки, распределенной по треугольникам - на 96 %.
Максимальное значение поперечной силы, посчитанной от симметричной параболической нагрузки, от СП 20.13330.2011 к СП 20.13330.2016 изменилось на 16 %, а от несимметричной нагрузки, распределенной по треугольникам - на 16 %.
4) Максимальное значение продольной силы, посчитанной от симметричной параболической нагрузки, от СНиП85* к СП 20.13330.2011 изменилось на 2 %, а от несимметричной нагрузки, распределенной по треугольникам - на 96 %;
Максимальное значение продольной силы, посчитанной от симметричной параболической нагрузки, от СП 20.13330.2011 к СП 20.13330.2016 изменилось на 16 %, а от несимметричной нагрузки, распределенной по треугольникам - на 16 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП 2.01.07.85*. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия: утвержден постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 29 августа 1985 г. №135: введен 1987-01-01. - Москва: ФГУП ЦПП, 2005. - 44 с.
2. СП 20.13330.2011. Свод правил. Нагрузки и воздействия: актуализированная редакция СНиП 2.01.07.85*: утвержден Минрегион России от 27 декабря 2010 г. № 787 : введен 20.05.2011. - Москва: ФГУП ЦПП, 2011. - 79 с.
3. СП 20.13330.2016. Свод правил. Нагрузки и воздействия: актуализированная редакция СНиП 2.01.07.85*: утвержден Минрегион России от 3 декабря 2016 г. № 891/пр : введен 04.06.2017. - Москва: ФГУП ЦПП, 2017. - 95 с.
THE OPTIMIZATION OF THE CALCULATION OF ARCHES ON SNOW LOAD IMPACT BY USING EQUAL LOADING SYSTEMS
A. S. Koval, student, e-mail: AlinaKoval0702@mail.ru Kaliningrad State Technical University
I. V. Khomyakova, PhD, Associate Professor, e-mail: irina.khomyakova@klgtu.ru Kaliningrad State Technical University
J. G. Konzedaeva PhD, Associate Professor, e-mail: zhanna.kontsedaeva@klgtu.ru Kaliningrad State Technical University
The article presents the results of the analysis of the dependence of internal forces in the sections of parabolic arches with an arch camber 1/5l with a different chord (l) on the effect of the snow load calculated according to the normative documents of different years of release (SNiP 2.01.07-85*, SP 20.13330.2011, SP 20.13330.2016).
Key words: arches, calculation of internal forces, snow load, normative documents.
