Строительство и архитектура

К.т.н. доц. Ращепкина С.А., асс. Бойчук С.В.

Балаковский институт техники, технологии и управления СГТУ

имени Гагарина Ю.А.

Экспериментальные исследования работы

металлической модели ребристой панели

Переход России к рыночным отношениям и структурная перестройка экономики привели к коренным изменениям в строительной отрасли, превратив ее в инвестиционно-строительный комплекс с интенсивным использованием инновационных программ. Инновационные проблемы создания новых конструкций и технологий их изготовления занимают за последнее время основополагающее направление в строительстве современных зданий и сооружений.

На сегодняшний день применение металлических ребристых панелей является наиболее перспективным направлением в области строительства хранилищ для сыпучего материала. Практика строительства показала, что использование панелей, в отличие от других конструктивных решений, дает возможность сократить сроки монтажных работ, повысить транспортабельность конструкций, уменьшить стоимость сооружения в целом [1].

Поскольку экспериментальные исследования на натурных панелях сложны, трудоемки и требуют больших затрат, то наиболее целесообразным является метод исследования на физических моделях. Анализ существующих методов экспериментальных исследований показал, что вследствие малых значений модуля упругости и стабильности механических свойств, фиксированных в процессе испытаний моделей для их изготовления можно использовать самые различные материалы: жесть, алюминиевые и медные сплавы, различные пластмассы, наиболее отмечаемым требованиям – латунь.

В лаборатории кафедры «Эксплуатационная надежность строительных материалов и конструкций» кафедры «»Промышленное и гражданское строительство» Балаковского института техники технологии и управления СГТУ были проведены экспериментальные исследования на моделях ребристых панелей изготовленных их латунного листа. Испытания проводились на специально изготовленном стенде, позволяющем фиксировать перемещения и деформации при нагрузке подаваемой ступенями. Для создания напряженно-деформированного состояния в модели трех реберной панели, нагрузка прикладывалась штампом по поверхности сыпучего материала (песка). Причем, горизонтальное давление сыпучим материалом создавалось с внутренней стороны цилиндрической панели. Модель ребристой панели имела следующие параметры: длина L= 600мм, шириной В=300мм, толщина t = 0,3мм. На рис.1 представлена исследуемая модель, установленная в испытательном стенде.

а б

Рис.1. Испытание металлической панели с полыми ребрами:

а – общий вид панели; б – панель в испытательном стенде

Испытание модели производилось путем приложения пригруза по сыпучему материалу равными ступенями (по 50 кг), что позволило получить подробную информацию о перемещениях и деформациях по всей поверхности панели, изменение значений которых происходило как в ребре панели, так и на мембране. Перемещения фиксировались индикаторами часового типа, а относительные деформации измерялись тензометрическими датчиками с базой десять миллиметров, что обуславливало высокую точность измерений.

Тензодатчики были расположены на продольных ребрах и мембране в средней части модели, как с наружной, так и с внутренней ее стороны. Показания тензометрических датчиков регистрировались цифровым измерителем деформаций. Достоверность показаний приборов контролировалось проверкой стабильности “нулевых” отсчетов.

На рис. 2 и рис.3 приведены эпюры и графики, построенные по данным проведенного эксперимента на модели ребристой цилиндрической панели.

Анализ экспериментальных исследований позволил выявить следующее. При испытании цилиндрической ребристой панели до нагрузки, приложенной штампом, равной 2 кН приращение радиальных перемещений мембраны и ребра происходило практически одинаково при всех прикладываемых ступенях. При дальнейшем увеличении нагрузки, значение перемещений на каждой ступени у мембраны были заметно меньше, чем у ребра. Объясняется это тем, что при увеличении радиального давления, создаваемого штампом по сыпучему материалу, ребра изменяли свои параметры, как по поперечному сечению, так и по всей длине панели.

а б

Рис. 2. Результаты экспериментальных исследований ребристой панели:

а, б – соответственно перемещения по среднему ребру и мембране

Следует заметить, что в пределах заданных нагрузок модель ребристой панели не потеряла общую устойчивость, появились только небольшие вмятины в середине ребра, то есть наблюдалась местная потеря устойчивости среднего ребра. Это четко, просматривается на экспериментальных кривых (рис.2,а, б) и согласуется с теоретическими расчетами, выполненными авторами [2].

Экспериментальные исследования показали высокую несущую способность цилиндрической ребристой панели новой конструкции, что позволяет рекомендовать ее в практику реального строительства. Из предложенных конструкций цилиндрических панелей можно скомпоновать емкости и складские здания различного назначения и вместимости. Металлические ребристые панели можно также применить в качестве несущего кровельного элемента, например в складах ангарного типа.

Литература

1.Ращепкина С.А., Бойчук С. В. Хранилище для сыпучих материалов // Сб. кратких сообщений XXVI Российской школы по проблемам науки и технологий, Екатеринбург: УрО РАН, 2006.

2.Ращепкина С.А. Металлические емкости из легких конструкций повышенной транспортабельности. Саратов: СГТУ, 2007. – 288с.