Заключение
В результате выполненных разработок и расчетных исследований напряженно-деформированного состояния и несущей способности металлоконструкций покрытия основного здания аэровокзального комплекса Внуково-1 (блока 6), включая трехмерный физически нелинейный конечноэлементный анализ узлов сопряжения ферм, при действии весовых, полезных и снеговых нагрузок можно сформулировать следующие выводы и рекомендации.
Разработаны и верифицированы пространственно-стержневые конечноэлементные модели металлоконструкций покрытия блока № 6 с включением детальных объемных КЭ-моделей «критических» узлов сопряжения ферм (с моделированием труб, фасонок-ребер, накладок, сердечников и сварных швов и в проектном предположении высокопрочности болтовых соединений) адекватно отражающие их геометрико-жесткостные и нагрузочные характеристики и результирующее напряженно-деформированное состояние.
По разработанным КЭ-моделям в верифицированном ПК ANSYS определены расчетные параметры напряженно-деформированного состояния системы (перемещения, усилия) и узлов сопряжения ферм (напряжения, деформации) покрытия при расчетном сочетании весовых, полезных и снеговых нагрузок с учетом физической нелинейности – пластических деформаций металла труб, фасонок-ребер и сварных швов, вычисленных по теории течения с кинематическим упрочнением по реальным диаграммам деформирования.
Анализ результатов расчетных исследований показал в целом ожидаемую картину распределения параметров НДС:
– основной вклад (более 50%) в перемещения-усилия системы вносит максимальная равномерная снеговая нагрузка, при этом уровень суммарных прогибов не превышает 41 мм, т.е. эффекты геометрической нелинейности не значимы;
– объемное напряженно-деформированное состояние наиболее нагруженных «верхнего» и «нижнего» узлов сопряжения ферм характеризуется строго упругим «фоновым» уровнем, возмущенным в узких локальных зонах соединений «труба–фасонка», «труба–сварной шов–фасонка» и ряда других;
– максимальные пластические деформации в зонах концентрации верхнего узла (трубы и фасонки) не превышает 0,18%, нижнего – 0,05%; в сварных швах пластических деформаций не выявлено.
Выполненными расчетными исследованиями установлено, что при соблюдении принятых параметров проекта (геометрия, свойства материалов и соединений и др.):
1) состояние несущих металлических конструкций покрытия удовлетворяет нормативным критериям несущей способности (деформативности, прочности и устойчивости);
2) статическая прочность наиболее нагруженных узлов сопряжения ферм обеспечена с «комфортным» запасом, т.к. средние по характерным сечениям труб, фасонок и др. элементов расчетные упругие напряжения существенно ниже допускаемых;
3) циклическая прочность (долговечность), определенная по «передовой» методике Норм ПНАЭ Г-7-002-86, также обеспечена со значительным запасом – при максимальных расчетных пластических деформациях не более 0,018 (0,18%) и амплитудах условных упругих расчетных напряжений не выше 300МПа допускаемое число полных циклов «фоновая нагрузка–максимальный снег» превышает 2 000 при максимально возможном их числе не более 10.
Имея в виду оригинальность конструктивных решений большепролетного покрытия, рекомендуется разработать, осуществить и постоянно использовать при эксплуатации систему мониторинга состояния основных конструкций с учетом результатов математического моделирования, представленных в настоящем отчете.
