10936

Таблица 1. Результаты статического расчета

Следующим способом повышения жесткости рамы стадиона является создание строительного подъёма и установка дополнительного раскоса в месте поворота рамы (рис. 6,7). Данная схема является наиболее экономичной и эффективной, а также наиболее материалоемкой, так как при тех же значениях жесткостей вертикальные перемещения уменьшились на 41,6% по сравнению с расчетной схемой №2.

Далее создавалась конечно-элементная модель всего покрытия стадиона в ПВК СКАД. Была задана нормативная комбинация нагрузок от следующих видов нагрузок: собственный вес конструкций, вес от собственного веса покрытия, снеговая и, ветровая нагрузка. Первым вариантом было применение одной арки с стрелой подъема около 113 метров (рис. 8). Для второго варианта с целью уменьшения собственного веса конструкции была уменьшена высота арки до 97,5 метров (рис. 9). Основным недостатком первой и второй систем является потеря устойчивости из плоскости действия арки.

80

Следующим вариантом было предложено взять две арки под углом 20о к вертикальной оси и соединить между собой стальными тросами и проверить данное исполнение покрытия на действие нормативной комбинации нагрузок (рис. 10). Однако исполнение такого варианта конструктивной схемы усложняется из-за трудности устройства опорного узла арки. Поэтому была рассмотрена другая форма покрытия, при которой арки были разведены на 10 метров, уменьшить угол наклона арок к вертикальной оси до 15о (рис. 11). Кроме того, проанализировав усилия, возникающие в вантах, целесообразно перейти на совместную работу двух канатов, объединенных между собой девиаторами.

Таким образом была рассмотрена как работа рам в отдельности, так и работа всей пространственной конструкции целиком. Как видно по данным таблицы 2 наиболее оптимальной является КЭ модель под номером 4. Такой вариант устройства покрытия имеет наименьшие перемещения по всем видам перемещений.

Таблица 2. Результаты статического расчета КЭ моделей

Литература

1.Вантовые структуры / С.Н. Кривошапко // Строительная и проектирование строительных конструкций. – 2016. - № 1. – С. 9-22;

2.ООО «Архи.ру»: официальный сайт. – URL: https://archi.ru/projects/world/5748/stadion-uembli (дата обращения:

10.10.2020). – Текст электронный;

3.ООО «Архи.ру»: официальный сайт. – URL: https://archi.ru/projects/world/6650/stadion-mozes-mabida (дата обращения:

10.10.2020). – Текст электронный.

81

А.П. Ширшков, Т.А. Гаврикова

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ОЦЕНКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ, ИЗНОСОСТОЙКОСТИ И ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ПОКРЫТИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОЛОВ

Внастоящее время наблюдается увеличение объемов возведения объектов промышленного строительства с большими площадями производства. Поиск новых технологий покрытий бетонных оснований направлен на сокращение продолжительности, трудоемкости и стоимости работ, на повышение качества и надежности верхних слоев промышленных полов.

На современном этапе развития строительного производства применяются традиционные технологии устройства покрытий промышленных полов из бетона и железобетона. Однако все чаще оказывается, что в своем традиционном исполнении они не вполне удовлетворяют современным тенденциям развития технологических решений возведения объектов промышленного строительства. Поэтому внимание специалистов обращается на возможность использования технологий с применением современных строительных материалов. При этом именно развитие технологий устройства покрытий промышленных полов со слоем износа могут быть реализованы с наибольшей эффективностью. Наиболее перспективными по признакам надежности и долговечности являются двухслойные полы промышленных зданий. Каждый из слоев пола отличается по функциональному назначению и материалу.

Для покрытий промышленных полов объектов, постоянно испытывающих различные высокие химические и механические нагрузки необходимо провести оценку долговечности, износостойкости и технологичности различных материалов.

Всоответствии с поставленной целью были определены и решены следующие задачи исследования:

- выполнен анализ литературы; - обобщены производственные методы устройства полов

промышленных зданий; - обоснованы целесообразность использования различных типов

покрытия для определенных условий производственной среды.

Объект исследования - технология устройства двухслойных полов со слоем износа из различных составов.

82

Предмет исследования - технологические параметры покрытий, применяемые при возведении полов промышленных зданий со слоем износа из различных составов.

Методика исследования: технико-экономический системный анализ существующих технологических решений, исследование технологических параметров покрытий полов промышленных зданий со слоем износа из различных составов.

Практическая значимость работы состоит в:

-том, что по признакам надежности и долговечности наиболее перспективными являются двухслойные полы промышленных зданий;

-обосновании новых технологий устройства покрытий, позволяющих сократить сроки и трудоемкость устройства полов промышленных зданий и улучшении эксплуатационных качеств пола;

-обосновании определенных составов, необходимых для конкретных специфик данного производства;

-разработке типовых технологических карт.

Достоверность результатов исследований обеспечена необходимым объемом экспериментальных исследований, выполненных современными методами на поверенном оборудовании; сходимостью результатов лабораторных исследований с результатами испытаний образцов, отобранных из тела пола.

Каждый из слоев пола отличается по функциональному назначению и материалу. При этом от эксплуатационных нагрузок существующие полы работают по двухслойной схеме, применяемая технология их устройства достаточно многодельная, трудоемка и занимает много времени, так как каждый слой устраивается раздельно.

Повышение качества полов промышленных зданий возможно за счет устройства высокопрочных покрытий при значительном периоде их эксплуатации. Одним из способов решения поставленной задачи является разработка технологии возведения покрытий в целом. Применение такой технологии позволит привести двух стадийный процесс производства к одностадийному. Экономический эффект также достигается за счет свойств: повышения трещиностойкости, ударостойкости, прочности, что в конечном итоге приведет к увеличению срока службы конструкции.

Устройство покрытий промышленных полов с применением слоя износа включает технологические процессы по приготовлению, транспортированию, укладке и распределению в покрытие бетонной смеси, «сращиванию» - взаимопроникновению слоев покрытия, обработке смеси, уходу за уложенным бетоном и выдерживанию до набора распалубочной прочности.

Покрытие промышленного пола повышает прочностные характеристики оснований, обеспечивает стойкость против разрушений, вызванных ударными, механическими, химическими, температурными

83

нагрузками. За счет устройства подобных систем повышаются эксплуатационные, функциональные характеристики и длительность эксплуатации.

В ходе работы будут рассмотрены такие типы покрытий: антистатические; модульные; топпинговые; высоконаполненные; эпоксидные; полиуретановые, 3D-полы.

Полиуретановые промышленные полы Полиуретановые составы образуют монолитное покрытие, для

которого характерна очень прочная структура. Система успешно противостоит разнотипным нагрузкам, демонстрирует прочность на расширение/сжатие. Покрытие получается симпатичным и легко поддается уборке. Толщина слоя полиуретановых полов может достигать 10 мм. Система на основе полиуретана укладывается на бетон, пропитанный импрегнатами. В работу берут однокомпонентные, двухкомпонентные композиции и п/у лаки для реализации защитного слоя. По типу система может быть тонкослойной, наливной, сверхнаполненной. Готовая поверхность проявляет стойкость к ультрафиолетовому излучению, щелочам, кислотам (средней концентрации), минеральным маслам. Допустимо применение как внутри, так и снаружи помещений.

Эпоксидное промышленное покрытие.

Эпоксидные покрытия – это разновидность полимерных полов, способная выдерживать нагрузки средней интенсивности. Для промышленных покрытий чаще используется двухкомпонентный состав, который готовится на месте ведения работ перед нанесением на бетон. Материал позволяет достигнуть полного обеспыливания поверхности, полимер маскирует дефекты основания, работает на гидроизоляцию, стойкость к механическим нагрузкам и химии. Возможно три варианта нанесения, — эпоксидной пропитки, эпоксидного лака, эпоксидного компаунда. На основе наливных систем могут формироваться высоконаполненные, антистатичные покрытия. Эпоксидные смолы применяются преимущественно внутри помещений, что обусловлено слабой стойкостью к ультрафиолету. Для высоконагруженных поверхностей требуется иное решение.

Высоконаполненное промышленное покрытие.

Речь идет о прочнейшем промышленном покрытии пола, основанном на полимерном закрепителе и окатанном кварцевом песке. Толщина таких систем может достигать 10-11 мм, что актуально для сверхвысоких нагрузок, для небольших нагрузок чаще всего достаточно устроить 3-5 мм слой. В работе может быть задействовано несколько видов полимеров: полиуретановые, эпоксидные, метиметакрилатные, акриловые. Интересным решением может послужить применение цементных смесей, армированных волокнами стали. Подобные покрытия работают в условиях сверхтяжелых нагрузок, легки в обработке, экономичны, характеризуются хорошей

84

адгезией к несущему основанию. Основной слой, сформированный полимерами и кварцевым песком или армированные покрытия, покрывают финишным бесцветным лаком. Высоконаполненный пол стоек к статическим и механическим нагрузкам, химии, действию влаги. Высоконаполненное промышленное покрытие укладывается на подготовленный, прогрунтованный бетон.

Модульное покрытие для промышленного пола.

Модульные системы довольно перспективны и активно применяются в современной промышленности. Покрытие получается гигиеничным, симпатичным, не очень дорогим, эксплуатируемым. Основой плитки выступает резина или поливинилхлорид (ПВХ). Толщина покрытия может варьироваться от 5 до 7 мм и выше. Более толстая плитка устойчива к нагрузкам на разворот, тонкая – к ударным, статическим нагрузкам.

Антистатичное покрытие для промышленного пола.

Подобные системы применяются в современных высокотехнологичных помещениях, где следует обеспечить защиту от статического заряда. Система нетокопроводящих полов работает за счет внешних слоев с антистатическими добавками В условиях жестких эксплуатационных нагрузок может устраиваться два типа покрытий:

-токопроводящие – система подключается к заземляющему контуру, что работает на сток заряда. Основа покрытия – специальные полимеры, переводящие заряд на токоотводящую ленту, от которой он уходит «на землю»;

-нетокопроводящие – заряд отводится в атмосферную влагу воздуха. Покрытие устраивается на основе любого полимера – пропитки, наливные, кварцнаполненные, окрасочные промышленные полы.

Если говорить о технологии ведения работ, такой тип покрытия может быть модульным (на основе резины, ПВХ, линолеума), наливным (токоотводящим/нетокоотводящим), лакокрасочным.

Промышленные полы топпинг.

Топпинг – это упрочнитель пола, наносимый на свежий бетон и затираемый бетоноотделочными машинами. Материал доказал высокую эффективность в промышленности, — он повышает эксплуатационные характеристики оснований, нейтрализует пыление, износ, эрозию искусственного камня.

3D-полы.

Это полимерные полы, которые при заливке дополняются рисунком, между основным и финишным слоем, и покрываются сверху защитной пленкой.

85

И.В. Шкода

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ ФЛАНЦЕВОГО УЗЛА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ТОЛЩИНЫ ФЛАНЦА

Фланцевое соединение – это система, состоящая из четырех совместно работающих элементов: пластин фланцев, болтов, сварных швов и соединяемых элементов в непосредственной близости от фланца, либо между ними (рисунок 1) [1].

Присоединяемый Фланец (пластина)

элемент Болт Сварной шов

Присоединяемый

элемент

Рис. 1. Элементы фланцевого соединения

Объектом исследования является фланцевый узел купола из гнутосварных труб прямоугольного сечения (рис. 2 а).

Целью данного исследования является определение напряженнодеформированного состояния фланцевого узла из гнутосварных труб прямоугольного сечения при изменении толщины пластины фланца.

Расчет фланцевых соединений довольно сложная задача, так как пространственная работа фланцевых соединений вносит дополнительные факторы, которые сложно учесть в ручном методе расчета. Провести экспрессный анализ напряженно-деформированного состояния таких соединения и получить точные результаты можно, используя компьютерное математическое моделирование.

Для решения поставленной задачи был использован программный комплекс IDEA StatiCa. В данном комплексе реализован компонентный метод конечных элементов [2]. В IDEA StatiCa были смоделированы и рассчитаны твердотельные модели фланцевого узла двух типов исполнения из гнутосварных труб прямоугольного сечения 300х200х8 мм (непрорезной

86

и прорезной узлы без ребер жесткости) при следующих толщинах фланца: 25, 27, 30, 36, 40 мм (рис. 2 б, в).

в)

Исследуемый узел

Рис. 2 – а) объект исследования; б) непрорезной узел без ребер жесткости; в) прорезной узел без ребер жесткости;

Трубы изготовлены из стали С255, пластина фланца - из стали С345, болты – М36 класса прочности 10.9. Катет сварных швов 6 мм. Полученные в программном комплексе SCAD усилия, возникающие в ребрах купола, приложены к модели узла. Условия закрепления узла соответствуют его расчетной схеме. Наибольшие допускаемые пластические деформации для данного исследования в расчете п равными = 5% [3, 4].

Результаты расчета представлены на графиках 1-5.

График 2 – Зависимость напряжений в пластине фланца от его толщины: а) непрорезной фланцевый узел; б) прорезной фланцевый узел

87

График 3 – Зависимость напряжений в сварном шве от толщины пластины фланца: а) непрорезной фланцевый узел; б) прорезной фланцевый узел

График 6 – Зависимость материалоемкости от толщины пластины фланца: а) непрорезной фланцевый узел; б) прорезной фланцевый узе

По результатам численного расчета сделаны следующие выводы:

88

•Напряжение в теле трубы не зависит от изменения толщины

фланца.

•Напряжения в пластине фланца с увеличением его толщины уменьшаются от 118,2 МПа до 61,9 МПа у непрорезного фланцевого узла,

иот 177,5 до 93,4 МПа - у прорезного.

•Напряжения в сварном шве для непрорезного (прорезного) узла с увеличением толщины фланца уменьшаются незначительно от 228,2 (229,1) МПа до 227,4 (227,9) МПа.

•Максимальные растягивающие усилия в болтах уменьшаются при увеличении толщины фланца для непрорезного узла от 106,6 кН до 77,6 кН и для прорезного от 121,8 кН до 92,9 кН.

•При увеличении толщины фланца несущая способность непрорезного узла увеличивается с 119,0% до 125,0%, а прорезного с

113,3% до 187,7%.

•Материалоёмкость узла с увеличением толщины фланца возрастает от 171,7 кг до 199,5кг для непрорезного узла, а для прорезного с

164,3 кг до 187,7 кг.

Литература

1.Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций / СО Стальмонтаж, ВНИПИ Промстальконструкция, ЦНИИПСК им.

Мельникова. – М., 1988. – 83 с.

2.Расчёт узлов стальных конструкций компонентным методом конечных элементов [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=20749 (Дата обращения

20.04.2020)

3.СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II -23-81* – М.: МРРРФ «НИЦ «Строительство», 2017.

4.СП 294.1325800.2017. Конструкции стальные. Правила проектирования. – М.: ЦНИИСК им Кучеренко, 2017. – 158 с.

89