Компьютерное исследование работы каркасов большепролетных металлических куполов при различных способах монтажа

В статье дается краткая характеристика процесса формирования каркасов большепролетных металлических куполов в процессе возведения. Выполнено общее описание конструктивных решений каркасов ребристо-кольцевых и сетчатых большепролетных металлических куполов. Указано на разные расчетные способы сопряжения элементов каркасов между собой в куполах различного конструктивного решения. Вследствие работы конструкций при монтаже купольных каркасов по расчетным схемам, отличающимся от проектной, в их конструктивных элементах возникают монтажные усилия. Для проведения исследований разработаны проектные компьютерные модели ребристо-кольцевого и секториально-сетчатого однопоясных металлических куполов пролетом 48 м и высотой 12 м из стальных двутавров с жесткими сопряжениями в узлах. Исследуемые купольные каркасы опираются по контуру на постоянные стойки через шарнирные сопряжения. На основе проектных моделей созданы дополнительные модели неполного каркаса для исследования различных способов монтажа куполов, которые отличались друг от друга количеством временных опор при шарнирном сопряжении с каркасом и шарнирными узловыми сопряжениями стержневых элементов над ними. Каждая из этих моделей интерпретировала промежуточное состояние монтируемого купольного каркаса с характерной для него расчетной схемой. В зависимости от количества временных опор для ребристо-кольцевого купола рассмотрено три монтажных схемы, а для секториально-сетчатого - четыре. Монтажные расчетные схемы включали в себя следующие виды временных опор: центральная опора, центральная и 1 ряд промежуточных опор, центральная и 3 ряда промежуточных опор, опора под каждым узлом каркаса. Для каждой монтажной модели купольного каркаса выполнены компьютерные расчеты на действие собственного веса с целью определения их напряженно-деформированного состояния. В результате расчетов определены напряжения в конструктивных элементах каркасов, которые сравнивались с напряжениями соответствующих элементов на действие собственного веса в каркасе проектной схемы. По полученным данным построены графики и диаграммы, отражающие уровень монтажных напряжений в конструктивных элементах каркаса по сравнению с проектными величинами с учетом характера - сжатие или растяжение. При этом рассмотрены различные группы элементов по всей высоте купольных каркасов. Сделан вывод о неизбежности появления напряжений в элементах каркасов большепролетных металлических куполов при их возведении, а также о существенной их величине для отдельных способов монтажа. Указаны способы возведения и виды конструктивных элементов, которые могут оказать влияние на надежность купольных каркасов. Отмечена необходимость обязательных расчетов каркасов на монтажные состояния при проектировании большепролетных металлических куполов.