Введение: «На сегодняшний день большепролетные рамные конструкции переменного сечения относятся к категории металлоконструкционных материалов достаточно широко и активно применяемых в различных зданиях и сооружениях: ангарах для самолетов, зрелищных и спортивных сооружениях, технологических зданиях и др.»[1]

Цель: Произвести технико-экономический анализ трех конструктивных вариантов выполнения ангара для двух самолетов, по расходу стали, для выявления наилучшего варианта конструктивной схемы.

При проектировании ангара используется рама переменного сечения (рис.1):

· 1 вариант Рама переменного сечения, выполненная из стали С245 (стенка и полки двутавра переменны)

· 2 Вариант: Ригель рамы переменного сечения, выполнен из стали С345 (стенка и полки двутавра переменны), а стойка рамы переменного сечения выполнена из стали С245 (стенка и полки двутавра переменны).

· 3 Вариант: Рама переменного сечения, выполненная из стали С345 (стенка и полки двутавра переменны)

Статический расчет выполнен в программном комплексе «SCAD», основанном на методе конечного элемента, что вносит в него свои особенности. Расчету подлежит конструкция каркаса, состоящая из двутавровых рам переменной жесткости. SCAD не обладает возможность задания таких сечений. Для выполнения расчета, используется метод разбиения элемента на более мелкие части постоянной жесткости.

Определяются действующие виды нагрузок на здание согласно [2]: постоянные: собственный вес конструкции, нагрузка от веса покрытия; кратковременные: ветровая и снеговая нагрузки; крановые нагрузки: давление крана, торможение крана.

Задаются вычисленные нагрузки(рис.1) на раму в программный комплекс «SCAD» и производится линейный расчет. Тем самым становятся известны действующие расчетные сочетания усилий в каждом конечном элементе конструкции (табл.1).

Таблица 1.

Расчетные сочетания усилий

Рамная конструкция разделена на отправочные марки. (рис.3) Сечения располагаются по границам и в середине каждой отправочной марки[3]. Первое сечение – на обрезе фундамента, последнее в коньке рамы.

Расчёт элементов выполняется согласно СП [4]. Сечения подбираются исходя из полученных усилий при центральном сжатии и при действии продольной силы с изгибом.

Расчёт на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии силой N и удовлетворяющих требованиям 7.1 [4, с.10], следует выполнять по формуле:

, (1)

где: N – усилие в элементе, кН;

γс =1- коэффициент условий работы, принимается согласно [3];

- коэффициент устойчивости при центральном сжатии.

А – площадь поперечного сечения стержня;

- расчётное сопротивление стали;

Расчёт на устойчивость стержней следует выполнять с учетом требований 7.3.2 При определении гибкости стержней радиус инерции сечения и расчетную длину следует принимать согласно требованиям 10.3.1 и 10.3.3[4, с.51].

Расчёт на прочность элементов сплошного сечения при действии продольной силы с изгибом. следует выполнять по формуле:

≤ (2)

где: - абсолютные значения изгибающего момента при наиболее неблагоприятном сочетании, кНм;

- момент сопротивления сечения относительно оси х.

Затем подобранные сечения задаются в «SCAD». Снова производится линейный расчет, и т.к. полученные новые усилия отличаются меньше чем на 30%, от предыдущих. То уточненный подбор сечений рамной конструкции, не производится. [5]

Рассчитав вес каждой отправочной марки, для 1 варианта выполнения рамной конструкции расход стали составил: 70952 кг. (табл.2). Для 2 варианта: 65257 кг. (табл.3). И для 3 варианта: 60497 кг. (табл.4).

Таблица 2.

Ведомость отправочных элементов 1 варианта рамы

Таблица 3.

Ведомость отправочных элементов 2 варианта рамы

Таблица 4.

Ведомость отправочных элементов 3 варианта рамы

Вывод: Сравнив три рассмотренных варианта, наименьший расход стали имеет 3 вариант выполнения рамной конструкции, т.е. можно сказать что рационально использовать сталь С345 чтобы сделать процесс изготовления менее затратным.