Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПО РАСХОДУ СТАЛИ ТРЕХ КОНСТРУКТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ АНГАРА ДЛЯ ДВУХ САМОЛЕТОВ AIRBUS A380

Евченко С.В. 1 Иванова О.Б. 1
1 Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
Самолётов с каждым годом становится всё больше и больше. Им нужны ангары, для охраны, ремонта и обслуживания. Основу каркаса составляют шестнадцать поперечных рам пролётом 92 м. Длина ангара составляет 168м., а ширина 92м. Пролет достаточно большой поэтому для экономической целесообразности применяется в качестве несущей конструкции - рама переменного сечения, сварная. Отметка низа конструкции рамы + 30,500. В поперечном сечении рамы лежит сварной двутавр. Полки и стенки двутавра переменны. Сопряжение колонн ангара с ригелем принято жесткое. А к фундаменту рама крепится на болтах через опорную плиту, таким образом, место крепления рамы представляет собой шарнирный узел. По рамам устраиваются решетчатые прогоны ПР-16,5 по серии 1.462.3-17/85 с шагом 3,5 м, пролетом 12 м. В данной работе рассмотрены 3 варианта выполнения рамной конструкции, меняется марка стали соответственно изменятся поперечные сечения конструкции. В 1 варианте будет использоваться рама переменного сечения, выполненная из стали С245, во 2 варианте ригель рамы из стали С345, а стойки из С245. А в 3 варианте вся рамная конструкция будет выполнена из стали С345.
ангар для самолетов
конструктивные системы
расход стали
рамные конструкции
1. Катюшин В. В. Здания с каркасами из стальных рам переменного сечения (расчет, проектирование, строительство).-М.: ОАО «Издательство Стройиздат», 2005.-656 е.:ил.
2. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85**: свод правил: утв. Минрегион России 03.12.16: дата введ. 04.06.17. -М.: Минрегион Росиии, 2017. - 95 с.
3. СП 53-102-20 Общие правила проектирования стальных конструкций. -свод правил: утв. ЦНИИСК им.Кучеренко 10.09.2004: дата введ. 01.01.05. ЦНИИСК им.Кучеренко, -138с.
4. СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*: свод правил: утв. Минрегион России 27.02.17: дата введ. 28.08.17.-М. :Минрегион Росиии, 2017.- 147 с.
5. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.; под ред. Ю.И. Кудишина. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 688 с.

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.

Рисунок 1. Рама переменного сечения

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.

Рисунок 2. Действующие нагрузки на рамную конструкцию

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

Стойка

N

Mx

My

сеч1

-1520,01

0

625,198

0

-0,847

-1516,44

0

626,438

0

-0,847

сеч2

-1490,63

4351,101

616,739

5,93

-0,847

-1468,67

6653,64

617,98

5,93

-0,847

сеч3

-1445,87

7719,06

607,535

-10,589

0,847

-1439,164

7734,18

608,874

-10,589

0,847

сеч4

-1418,06

10434,384

599,049

14,401

-0,847

-1414,485

101455,463

600,289

14,401

-0,847

сеч5

-1362,26

13991,967

586,922

19,484

-0,847

-1359,729

15190,145

587,162

19,484

-0,847

Ригель

N

Mx

Qy

My

Qx

сеч6

-860,39

-13409,145

-1155,87

-7,105

8,562

-853,131

-13631,873

-1157,409

-7,105

8,562

сеч7

-839,095

-8639,314

-980,752

1,413

-1,76

-821,208

-8862,34

-983,32

1,413

-1,76

сеч8

-803,029

-2758,43

-831,704

0,93

0,727

-681,530

-3198,29

-732,22

0,93

-0,727

сеч9

-780,37

3649,27

-744,159

-1,563

-0,923

-750,531

5518,213

707,838

-1,563

0,923

сеч10

-721,395

5334,18

-557,55

0,947

-0,935

-704,029

8037,711

506,067

0,947

0,935

сеч11

-657,334

10366,59

262,02

0,834

1,036

-644,837

11012,8

222,348

0,834

1,036

сеч12

-618,572

11686,566

-163,549

4,137

-1,483

-605,572

11977,28

117,046

4,137

-1,483

сеч13

-570,644

11496,17

-65,47

-26,674

14,194

-564,391

11678,09

-82,98

-26,674

14,194

 

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.

Рисунок 3. Отправочные марки рамной конструкции

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

Отправочная марка

Кол. шт.

Масса, кг

Примечание

шт.

общ.

Ст1

2

4945

9890

Без учета деталей крепления связей

Ст2

2

7492

14984

Без учета деталей крепления связей

Р1

2

8116

16232

Без учета деталей крепления связей

Р2

2

4820

9640

Без учета деталей крепления связей

Р3

2

6784

13568

Без учета деталей крепления связей

Р4

1

6638

6638

Без учета деталей крепления связей

Общая масса рамной конструкции, кг

70952

 

 

Таблица 3.

Ведомость отправочных элементов 2 варианта рамы

Отправочная марка

Кол. шт.

Масса, кг

Примечание

шт.

общ.

Ст1

2

4945

9890

Без учета деталей крепления связей

Ст2

2

7492

14984

Без учета деталей крепления связей

Р1

2

6606

13212

Без учета деталей крепления связей

Р2

2

4319

8638

Без учета деталей крепления связей

Р3

2

5991

11982

Без учета деталей крепления связей

Р4

1

6551

6551

Без учета деталей крепления связей

Общая масса рамной конструкции, кг

65257

 

 

Таблица 4.

Ведомость отправочных элементов 3 варианта рамы

Отправочная марка

Кол. шт.

Масса, кг

Примечание

шт.

общ.

Ст1

2

4500

9000

Без учета деталей крепления связей

Ст2

2

5557

11114

Без учета деталей крепления связей

Р1

2

6606

13212

Без учета деталей крепления связей

Р2

2

4319

8638

Без учета деталей крепления связей

Р3

2

5991

11982

Без учета деталей крепления связей

Р4

1

6551

6551

Без учета деталей крепления связей

Общая масса рамной конструкции, кг

60497

 

 

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.


Библиографическая ссылка

Евченко С.В., Иванова О.Б. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПО РАСХОДУ СТАЛИ ТРЕХ КОНСТРУКТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ АНГАРА ДЛЯ ДВУХ САМОЛЕТОВ AIRBUS A380 // Международный студенческий научный вестник. – 2019. – № 3. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=19660 (дата обращения: 14.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674