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

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

Dс₁ – приращение отсчета по прогибомеру,

0,1 мм – цена деления шкалы прогибомера;

, мм

где: F_ОП – 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)

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