Статья:

Экспериментальное подтверждение методики по расчету несущей способности однослойных плоских покрытий из профилированного листа в автоматизированном комплексе на базе MS Excel

Конференция: XLVII Студенческая международная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Железин И.С. Экспериментальное подтверждение методики по расчету несущей способности однослойных плоских покрытий из профилированного листа в автоматизированном комплексе на базе MS Excel // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XLVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(47). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/7(47).pdf (дата обращения: 25.09.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Экспериментальное подтверждение методики по расчету несущей способности однослойных плоских покрытий из профилированного листа в автоматизированном комплексе на базе MS Excel

Железин Илья Сергеевич
студент, Сибирской государственной автомобильно-дорожной университет «СибАДИ», РФ, г. Омск
Макеев Сергей Александрович
научный руководитель, д-р техн. наук, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет «СибАДИ», РФ, г. Омск

 

Цель испытания – проверка достоверности инженерной методике по расчету плоского однослойного покрытия.

Наименование испытуемого образца: заготовка из плоского профнастила марки TS44, толщиной листа б = 0,9 мм и шириной 960 мм (сталь 08 ЮУ 2).

Образец испытания представляет плоскую заготовку профнастила с расчетной длиной 2,6 м. При испытании образец устанавливался на опорах с шарнирным опиранием и нагружался поперечной сосредоточенной нагрузкой Р. (рис.1). В процессе испытаний проводилось измерение перемещений в месте приложения нагрузки.

Методика испытаний. Нагружение производится ступенчато возрастающей силой Р, создаваемой предварительно взвешенными кирпичами ступенями по 20–25 кгс (один ряд кирпича соответствовал одной ступени нагрузки, таблица). Снятие отсчетов по приборам часового типа системы Максимова, далее прогибомер, производится на каждой ступени нагрузки.

Испытание проводилось до наступления пластических деформаций в сжатых полках. Расчетная схема нагружения и геометрические размеры поперечного сечения профиля TS44 изображены на рис. 2, 3.

 

Рисунок 1. Вид на экспериментальную установку в момент нагружения при определении перемещений при прогибе

 

Рисунок 2. Схема эксперимента по определению максимального Прогиба

 

Рисунок 3. Геометрия профиля TS44

 

Прогиб образца вычисляется по формуле (1) по отсчетам, снятым с прогибомера, установленного под центром заготовки, и двух индикаторов часового типа (ИЧ – 100) установленных на опорах (рис. 1, фото 1)

, мм (1),

где: f – прогиб образца от действия приложенной нагрузки;

, мм

где: fПРОГ – полный прогиб образца, мм, определяемый по показаниям прогибомера;

1 – приращение отсчета по прогибомеру,

0,1 мм – цена деления шкалы прогибомера;

, мм

где: FОП – поправка, мм, учитывающая обмятие образца об опорные катки, 0,01 мм – цена деления индикатора часового типа (ИЧ – 100).

Таблица 1.

Результаты испытаний заготовки профнастила марки TS44/0,9 с длиной между опорами 2,60 м, шириной 0,960 м (узкие полки сверху)

№ сту­пени на­грузки

Вели­чина на­грузки Р, кгс

Отсчеты по прогибомеру в середине про­лета

Отсчеты по индикаторам часо­вого типа на опорах

Прира­щение прогиба f, мм

Прогиб f, мм

 
 

С1

DС1

С2

DС2

С3

DС3

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

0

27,4

69

---

574

---

867

---

---

0

 

1

49,8

79

10

561

-13

865

-2

1.1

1.1

 

2

72,2

89

10

550

-11

862

-3

1.1

2.2

 

3

94,6

100

11

537

-13

857

-5

1.1

3.3

 

4

117,0

109

10

529

-8

854

-3

1.0

4.3

 

5

139,4

120

11

521

-8

852

-2

1.1

5.4

 

6

161,8

130

10

513

-8

848

-4

1.0

6.5

 

7

184,2

141

11

505

-8

845

-3

1.1

7.6

 

8

206,6

151

10

499

-6

842

-3

1.0

8.7

 

9

229,0

162

11

494

-5

840

-2

1.1

9.8

 

10

251,4

173

11

490

-4

838

-2

1.1

10.9

 

11

273,4

184

11

485

-5

834

-4

1.2

12.1

 

12

296,2

196

12

481

-4

833

-1

1.3

13.4

 

13

318,6

210

13

471

-10

830

-3

1.4

14.8

 

14

341,0

224

15

468

-3

828

-2

1.5

16.3

 

15

360

247

22

468

0

828

0

2.2

18.5

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Прочность заготовок нарушалась при местной потере устойчивости сжатых полок в месте действия максимального изгибающего момента (рис. 5.5 – 5.8). Максимальное значение прогиба равно f = 18,5 мм.

Для подтверждения достоверности результатов расчетов профилированного покрытия в разработанном автоматизированном ПК Excel был выполнен сравнительный расчет профилированного листа марки TS44, б=0,9 мм шириной 960 мм на базе ПК MS Excel. Программный комплекс разработан на основе математической модели представленной в источнике [1]. Результаты расчетов представлены на рис. 4, 5.

 

Рисунок 4. Таблица «Расчетные экстремальные параметры» из MS Excel

 

Рисунок 5. График перемещений при прогибе

 

Вывод: по результатам расчета выполненного в программном комплексе на базе MS Excel значение максимального прогиба равно Vmax = 19,96 мм, что на 6,4% меньше значение прогиба полученного экспериментальным методом.

Убедившись в достоверности полученных результатов по расчету однослойных покрытий на базе программного комплекса MS Excel были построены зависимости предельно допустимой нагрузки на профилированные листы при однопролетной расчетной схеме покрытия с углом 0° на 1 м ширины покрытия. Зависимости выражены в таблице 2, по этой таблице можно определить необходимую минимальную марку профиля в зависимости от заданной нагрузки и пролета между опорами, для однопролетной схемы загружения покрытия с уклоном 0°, для профилей приведенных в ТУ 1122-001-49529858-2005 [3].

Так же было определено, что при увеличении угла наклона покрытия и увеличения количества промежуточных опор, при неизменной длине между опорами (2м, 3м, 4м, 6м) предельно допустима нагрузка на покрытия увеличивается.

Таблица 2.

Зависимость нагрузок от пролета и марки профиля

№ профиля

Шаг опор Т, м

Предельно допустимая нагрузка при однопролетной расчетной схеме покрытия с углом 0°, кг/м, на 1 м ширины покрытия

2

3

4

6

TS44

0.7

370

80

30

2

TS44

0.8

430

110

35

3

TS44

0.9

500

130

40

4

TS44

1

560

140

45

4

TS44

1.2

650

165

55

5

TS44

1.5

830

210

70

6

H60

0.7

560

200

70

11

H60

0.8

670

240

85

14

H60

0.9

780

270

95

16

H60

1

900

300

105

18

H60

1.2

1100

360

125

21

H60

1.5

1420

450

160

27

TR92

0.7

1030

450

165

35

TR92

0.8

1200

530

195

41

TR92

0.9

1350

600

225

48

TR92

1

1570

690

260

56

TR92

1.2

1950

860

315

68

TR92

1.5

2590

1080

400

84

Legato107

0.7

1400

620

250

54

Legato107

0.8

1630

720

285

62

Legato107

0.9

1870

820

320

70

Legato107

1

2110

930

360

78

Legato107

1.2

2570

1130

430

94

Legato107

1.5

3200

1410

540

117

TR125

0.7

1400

620

280

62

TR125

0.8

1570

690

320

71

TR125

0.9

1800

790

360

80

TR125

1

2000

840

425

96

TR125

1.2

2400

1050

480

104

TR125

1.5

2900

1300

600

135

 

 

Список литературы:
1. Макеев С.А., Краснощёков Ю.В, Красотина Л.В., Селиванов А.В. «Отчет по научно-исследовательской работе «Комплексные исследования плоских и арочных систем покрытия из тонколистового трапециевидного профиля (ТТП) производства ООО «Монтажпроект». – Омск: Испытательный центр «СТРОЙТЕСТ–СИБАДИ», 2006. – 166 с. 
2. ТУ 1122-001-49529858-2005. Профили стальные гнутые арочные с трапециевидными гофрами. Технические условия. / СибНИИстрой. – Новосибирск, 2005. – 18 с.