close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000100869

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Исаев Алексей Викторович
МЕТОДИКА РАСЧЕТА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
КОНСТРУКТИВНЫХ Ф О Р М РЕКЛАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Специальность 05.23.01 - "Строительные конструкции, здания и сооружения"
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата
технических наук
Казань 2005
Работа выполнена на кафедре Металлических конструкций и испытания
сооружений Казанского государственного архитектурно- строительного университета.
Научный руководитель:
кандидат технических наук,
доцент Шмелев Геннадий Николаевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук,
профессор Ведяков Иван Иванович,
кандидат технических наук
Пеньковцев Сергей Александрович
ЗАО «ГипроНИИавиапром» г. Казань
Ведущая организахщя:
Зашита
состоится «10» октября 2005 года в
специализированного
Совета
ДМ
212.077.01
13 часов
Казанского
на заседании
государственного
архитектурно- строительного университета по адресу: 420043, г. Казань, ул. Зеленая,!,
КазГАСА, ауд. В-209.
С
диссертацией
можно
ознакомиться
в
библиотеке
государственного архитектурно-строительного университета.
Казанского
Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим Бас
направлять
в
адрес
специализированного
Совета:
420043,
г.
Казань,
ул. Зеленая,!, КазГАСУ, специализированный Совет Д М 212.077.0!.
Автореферат разослан «9» сентября 2005 г.
Ученый секретарь
специализированного Совета,
кандидат технических наук,
доцент
Сулейманов A.M.
^fffzX
^1^^^70Q
/7 Т Ь ^ Д
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Зарождение наружной рекламы в России можно
отнести к последнему десятилетию X X века, ставшей эффективным инструментом
рыночной экономики страны. В 1996 году в России появились первые формы средств
наружной рекламной информации (СНРИ), наибольшее распространение среди
которых
получили
относительная
выигрышные
рекламные
простота
места
щиты.
Этому
их изготовления
способствовало,
прежде
и монтажа, мобильность,
всего,
а также
их размещения. Установленные, как правило, на самых
оживленных трассах и автомагистралях, рекламные щиты превращаются в самое
доступное средство информации.
Однако появление и начальное развитие СНРИ носило спонтанный характер,
основывающийся на необоснованной компиляции зарубежного опыта их применения.
При этом должного внимания вопросам безопасности несущих конструкций СНРИ
уделено не было. Кажущаяся же простота конструктивной формы, а также
наращивание объемов рекламной продукции привели к тому, что их применение
приобрело массовый характер, что в свою очередь способствовало бессистемному
подходу проектирования и возведения рекламных конструкций. Сравнительно
непродолжительный
опыт
массовой эксплуатации СНРИ
показывает,
что
их
проектирование и возведение осуществляется с серьезными нарушениями. Об этом
свидетельствзтот массовые их разрушения, например, в Москве 21 июня 1998 года.
Данные обстоятельства указывают на отсутствие специальных исследований
по обобщению опыта строительства и эксплуатации СНРИ. По сравнению с
распространенными традиционными стоечно-балочными, рамными, арочными и т.п.
системами металлоконструкций, несущие конструкции рекламных сооружений можно
рассматривать как специальную конструктивную форму, для которой не решен ряд
задач, необходимых для практической реализации. В
частности, отсутствуют
системные исследования: по изучению действительной работы СНРИ, по уточнению
методик их расчета, обобщению опыта проектирования и эксплуатации. В связи с
этим всестороннее исследование этих сооружений является весьма актуальным.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является
систематизация
опыта
применения
рекламных
конструкций
(РК),
уточнение
действительной работы, разработка методики расчета и повышение эффективности
применения их конструктивных решений.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи;
- систематизация опыта применения РК;
- исследование действительной работы и разработка магФстеи'МсттаЗЖ:
О»
—тшяшяшшяапМ
j
- разработка новых конструктивных, технологических и расчетных мероприятий по
повышению эффективности РК.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- выполнен обзор и систематизация опыта применения Р К ;
- проведены системные исследования действительного состояния Р К , качества их
изготовления
и
монтажа
по
результатам
натурных
обследований
эксплуатируемых Р К ;
- выявлены характерные дефекты Р К и разработаны рекомендации по учету их
влияния на несущую способность;
- проведены численные исследования, уточняющие действительную работу Р К с
учетом конструкции фундаментов;
- даны рекомендации по назначению допусков изготовления элементов Р К ;
- даны рекомендации по выбору оптимальных параметров Р К ;
- выполнена разработка новьк конструктивных решений РК, направленных на
повышение эффективности их применения, 4 из которых защищены патентами на
изобретение Р Ф .
Практическая значимость работы:
Проведена систематизация опыта применения СНРИ, уточнена действительная
работа и даны рекомендации по их расчету, что позволяет обеспечить надежность и
эффективность проектирования Р К .
Реализация результатов исследований:
Результаты, полученные
в диссертащюнной работе, использованы
при
разработке первой редакции Технических требований к расчетам, проектированию,
оформлению технической документации, изготовлению, монтажу и эксплуатации
конструкций средств наружной рекламы и информации г. Казани КТТ-1-03.
Реализация
результатов
исследований
осуществлялась
при
расчете
и
конструировании 30-ти различных конструктивных решений рекламных конструкций
реализованных при строительстве в республике Татарстан.
На защиту выносится:
- результаты анализа и систематизации опыта применения Р К ;
- результаты
исследований
действительного
состояния
РК,
качества
их
изготовления;
- результаты численных исследований, уточняющих действительную работу Р К с
учетом опорных конструкций;
- рекомендации
по
назначению
допусков
изготовления
рекомендации по выбору оптимальных параметров РК;
-. методе'?' РЯрч.^.Р^Двлцностояицк Р К ;
- новые-мйстр^юивные решения РК.
элементов
РК,
Апробация работы:
Основные результаты выполненных исследований доложены на научнопрактических конференциях профессорско-преподавательского состава К Г АСУ 2001,
2002, 2003, 2004, 2005 годов; на научной сессии "Компьютерное моделирование и
проектирование
пространственных
конструкций"
МОО
"Пространственные
конструкции" в 2001 году, на международной научно-практической конференции
"Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов" МарГТУ в 2004
году,
на
VI
международной
конференции
"Научно-технические
проблемы
прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения"
СПбГПУ в 2005 году.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 10 статей, 4
патента Р Ф , 2 тезиса.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений.
Работа изложена на 186 листах машинописного текста, содержит 12 таблиц и 71
рисунок. Список литератзфы включает 112 наименований.
Автор
выражает
признательность
научному
консультанту
профессору
Кузнецову И.Л. за помощь в теоретических исследованиях.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определено ее
значение и направленность. Дана общая характеристика работы, сформулированы
цель и задачи исследований.
В первой главе проведен анализ опыта применения СНРИ, где на основании
исследований объемов рынка наружной рекламы (по оценкам экспертов Российской
ассоциации рекламных агентств) отмечены высокие темпы их развития. Проведен
обзор и выполнена классификация конструктивных решений средств наружной
рекламы. Из обзора выделены
наиболее распространенные форматы рекламных
поверхностей, а также наиболее распространенные конструктивные формы СНРИ:
крышные установки, отдельно-стоящие рекламные конструкции - рекламные щиты,
пролетные рекламные конструкции в виде гибких транспарант-перетяжек, панелькронштейны.
Проведен анализ существующих подходов к расчету и проектированию
подобных конструкций, определяющим расчетным фактором для которых является
ветровое воздействие, а также изучен вопрос расчета сооружений с учетом
пульсационной
составляющей
ветровой
нагрузки.
Рассматриваемые
подходы
базнрукутся на исследованиях А.Г. Давенпорта, Э.И. Реттера, Э. Симиу, Р. Сканлана,
М.Ф.
Барштейна, А.А. Петрова, Л.Е. Аналольской, И.М. Беспрозванной, А.Г.
5
Соколова, С.Г. Кузнецова, В.Ф. Малаеба, К.К. Муханова, Г.А. Савицкого, Б.Г.
Коренева, С.Ф. Пичугина, Е.Н. Ермиловой и др.
Отмечено, что, несмотря
документации
по
рассматриваемые
учету
на отсутствие
пульсационной
рекомендаций в
составляющей
сооружения, исследования
отдельных
нормативной
ветровой нагрузки на
авторов
подтверждают
необходимость подобных расчетов.
Проведен анализ работ посвященных вопросам действительного состояния и
действительной работы строительных конструкций с целью систематизации и
адаптации
результатов
на
несущие
конструкции
СНРИ.
Исследованиями,
направленными на изучение действительного состояния конструкций являются
работы В.В. Филлипова, В.Д. Шапиро, М.Н. Лашенко, М.Д. Корчака, И.В. Сидорова и
др. Исследованию действительной работы металлических конструкций и их расчета
посвящены работы Н.С. Стрелецкого, Е.И. Беленя, А.Н. Гениева, В.А. Балдина, В.В.
Бирюлева, В.Ф. Панкратова и др.
Исходя из анализа литературных данных, сформулирована цель исследования:
систематизация
опыта
применения
рекламных
сооружений,
уточнение
их
действительной работы, разработка методики расчета и повышение эффективности
применения их конструктивных решений.
Во второй главе рассмотрены вопросы действительного состояния наиболее
распространенных
РК,
целью
которых
явилась
оценка
общего
уровня
проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации РК. Сформулированы задачи
и методика натурного обследования эксплуатируемых рекламных щитов. При
проведении
обследований
рекламньп
конструкций
фиксировались
следующие
п^аметры и хара1аеристики:
- особенности конструктивного решения и случаи изменения в конструкциях,
несоответствующие проекту;
- дефекты и отклонения элементов каркаса щита и опорных конструкций, с
определением частоты их появления к
Проведен анализ
использования
несущей
способности конструкций на
действие средней составляющей ветровой нагрузки и с учетом пульсационной ее
составляющей по различным предельным состояниям. В частности по изгибной
прочности и устойчивости стоек Р К , прогибам, прочности фундаментных болтов,
опрокидыванию фундаментов (в соответствии с
действующими строительными
нормативными документами) с определением коэффициента использования несущей
способности:
где X - усилие в рассматриваемом элементе, Ф - несущая способность
элемента.
По результатам натурного обследования эксплуатируемых рекламных щитов
вьщелены основные их конструктивные схемы (рис. 1).
На
основании
проведенного
обследования
показано,
что
наиболее
распространенный дефект Р К - отклонение стойки и каркаса щита от вертикали,
причиной которого являются недопустимые зазоры в опорньк плитах базы стойки (не
менее 6 0 % рекламных конструкций) и во фланцевых соединениях крепления каркаса
щита и стойки (не менее 54% рекламных конструкций), что в свою очередь зависит от
качества изготовления и монтажа элементов,
а)
6)
1
А
в)
£.
гА
_tB
г
У
S
1
3
г)
3
3
у
V
г
1
4
06Q ! 21
^alL 1Л
Рис. 1 Конструктивные схемы рекламных щитов:
а) с верхней несущей балкой каркаса щита, б) Tt) же со средней несущей балкой, в) то же
с нижней несущей балкой, г) пространственный каркас щита. 1-каркас шита, 2-несущий элемент
каркаса щита, 3-стойки, 4-фундамент.
В
результате проведенных прочностных расчетов эксплуатируемых
РК
показано, что 4 9 % рекламных конструкций в выборке не обладают достаточной
несущей способностью на действие средней составляющей ветровой нагрузки. При
этом для 60% Р К предельным состоянием является изгибная прочность стоек в
сочетании с недостаточной несущей способностью фундаментных болтов, и для 94%
РК
-
недостаточная несущая способность фундаментов балластного типа на
опрокидывание, что свидетельствует о низком качестве проектирования вследствие
недостаточного уровня развития методики их расчета.
В третьей главе представлены результаты численных исследований, целью
которых
являлось
изучение
напряженно-деформированного
состояния
(НДС)
элементов наиболее распространенных отдельно-стоящих одно- и двухстоечных РК,
динамических параметров, а также адекватность применяемых их расчетных схем.
Основным воздействием на рекламные сооружения, вследствие небольшой
массы,
вертикального
расположения
и
большой
парусности,
определяющие
спетшфику РК, является действие ветра. В связи с этим исследования НДС элементов
7
проводились как на среднюю составляющую ветровой нагрузки, так и с учетом вклада
ее пульсационной составляющей для различных типов местности. Для выявления
общих закономерностей изменения НДС рассмотрены основные вышеприведенные
конструктивные схемы (по рис.1) Р К с размерами каркаса щита b„xh„ =6хЗл<., с
высотой установки по низу каркаса Н^=3^5м , расчетная схема которой приведена
на рис. 2а. Статические расчеты выполнены на вычислительном комплексе " Л И Р А Windows", реализующим квазистационарную модель при анализе установившихся
колебаний
в
ветровом
потоке.
Суммарные
усилия
в
элементах
рекламной
конструкщ1и, определены по формуле:
х^ ^ X, * Jtx^ = X, + Xj
где
X
-
рассматриваемого
величина
фактора,
искомого
суммарного
определяемое
действием
^^''
фактора,
Х,
-
статической
значение
компоненты
ветровой нагрузки, Х^ - значечир ряггмятривяемого фяктппя, опрелеляемое лействием
пульсационной составляющей ветровой нагрузки.
По результатам численных экспериментов установлено, что расчет
РК
необходимо выполнять с учетом пульсационной составляющей ветровой нагрузки,
вследствие значительного ее вклада в НДС элементов: от 50% для типа местности А и
свыше 70% (от сумм^1ной ветровой нагрузки) для типа местности С. При этом
наибольшая динамическая
реакция по напряжениям (до
98%
от
суммарной
динамической) наблюдается для первой поступательной формы колебаний. Кроме
того, в ходе численных экспериментов показано, что существенное влияние на
деформированное состояние оказывает первые поступательная (до 70 % от суммарной
динамической) и крутильная форма колебаний (до 30% от суммарной динамической),
что обусловлено развитой формой каркаса щита в плоскости действия ветра и
небольшой крутильной (диагональной) жесткостью каркаса щита.
Для рассматриваемых РК, обладающих развитой формой каркаса щита,
существенным оказался вопрос изменения НДС элементов при нефронтальных
воздействиях, т.е. при изменении угла атаки вектора скорости ветра, отсчитываемого
от нормали к поверхности щита при плоскопараллельном потоке. Показано, что при
углах атаки 40-^50" касательные напряжения в стойках Р К увеличиваются до 2.5 раз
(рис. 3), что необходимо )^итывать при проектировании конструкции стойки,
особенно из открытых профилей, а также для Р К со смещенной стойкой, при этом
влияние угла атаки несущественно сказывается на напряженном состоянии элементов
к^касащ1гга.
..lAMn
^
е
о
в
\L^
ГТ7^72 3
'
Рис. 2 Расчетные схемы рекламной конструкции а) многомассовая, б), в) одномассовые
Важной особенностью динамического расчета рассматриваемых конструкций
является
корректное
предварительное
описание
массовых
и
жесткостных
характеристик. В данной работе рассмотрен вопрос использования динамического
коэффициента, определяемого формулой:
Y
"""''Т
и
включающего
в
себя
у.
it
нормативные
/г,^
'
^^"
значения
коэффициента
пульсации,
динамичности, корреляции, отражающего динамическую реакцию РК.
Рис. 3 Изменение относительных нормальных, касательных и приведенных напряжений
(Оо/оо, Octa/ Ocf.0, X(Jxo,) в опорном сечении стойки в зависимости от угла атаки воздействия ветра
При определении значений динамического коэффициента, исследовано более
100 рекламных конструкций, с изменением геометрических п^аметров: высоты
конструищи, размеров рекламного поля и расстояния между стойками при изменении
типа
местности.
В
результате
установлено,
что
значения
предлагаемого
коэффициента не зависят от высоты рекламного сооружения и могут быть осреднены
по этому параметру (рис. 4 а, б), а в случае применения Р К со средней несущей балкой
могут зависить от расстояния между стойками (рис. 5)
Кроме того, значения рассматриваемого коэффициента можно распространить
на все внутренние силовые факторы при фронтальном действии ветра, при изменении
же угла атаки ветрового воздействия возникает необходимость в разделении его по
соответствующим компонентам внутренних усилий.
В
ходе численных исследований НДС элементов Р К установлено, что
основные из них (стойка, несущие элементы каркаса щита) по статической схеме
являются изгибаемыми элементами, осевая сила в которых от собственного веса не
превышает 0.5-2%, при этом критерием наступления первого предельного состояния
является исчерпание прочности для замкнутых сечений и потеря устойчивости
плоской формы для сечений открытого профиля. Кроме того, проведенный анализ
позволил
классифицировать
Р К как сооружения
башенного типа
с позиции
динамического расчета сооружений на действие ветра.
я.
6.
Рис. 4 Значения динамического коэффициента 1ц,
а) в зависимостиотвысоты установки рекламной конструкции, б) в зависимости от типа
местности.
t
"
*'т^^^г_
~ ---
~ " K#>4J1«Mc*X«t
-~- —
»m*-vnitt*iMn
типе
S
K#--«JttlM*14M9
23
TMt
7
Кф««.1П1к**1ЛМ1
ТМПА
Рис. 5 Значения динамического коэффициента 1ц, в стойках (слева), в несушем элементе
каркаса шита (справа) в зависимости от расстояния между стойками дня рекламной конструкции
со средней несушей балкой кцркаса щита.
10
Для
РК
с
небольшой
парусностью
предельным
состоянием
несущей
конструкции стойки может являться плоская форма потери устойчивости, зависящая
от коэффициента приведения расчетной длины // и определяемая гибкостью стойки.
С целью уточнения коэффициента приведения расчетной длины в работе
рассмотрена расчетная схема стержня стойки с распределенной массой на части его
длины (рис. 6).
б.
':>тора осевого усвлпя N
7» в и
N^b.
» Ч
П
Рис. 6: а) общий вид рекламной конструкш<и и расчетная схема стойки, б) фафик
изменения коэффиш1ента/1=Ф^с^.
Задача решена методом начальных параметров в зависимости от параметра
a = h„/h^, характеризуемого степень загруженности стержня по его длине. В
результате решения получено выражение критической нагрузки и коэффициента
приведения расчетной длины в виде:
Из анализа проектных решений Р К
вьмвлены характерные упрощения
применяемых расчетных схем. В результате численных исследований упрощений
расчетных схем Р К показано, что погрешности определения усилий в их элементах
существенно зависят от соотношения масс каркаса щита и стойки. Кроме того,
рекомендованы предварительные расчетные схемы (рис. 2 б, в), дающие погрешность
опр)еделения усилий в элементах стойки 2-10% при полученных соотношениях масс
X, соответственно для двух- (5) и одностоечных (6) конструкций:
W.
х=.2 т . Я «
= 0.6 + 1.5
(5),.
"imffa
= 0.9 + 1 9
(6),
где Мщ - масса каркаса щита при учете обшивки, т^ - погонная масса стойки, Я^,
расстояние от верхнего обреза фундамента до центра тяжести каркаса щита.
И
Значение частоты первой поступательной формы собственньпс колебаний
рекомендовано определять по формуле (7):
г . ?:*? , 1 ^ 5 1 .2^5 i Х-Е1„ g
''
я М8^ч-3)
п
^"^
\H'_Mj^x*i\
Показано, что одним из факторов, влияющих на НДС элементов, является учет
обшивки каркаса щита, а также вида ее крепления к несущим конструкциям. На
примере пространственного каркаса выявлено существенное до 30% снижение уровня
напряжений в несущих его элементах вследствие появления мембранного эффекга.
При этом расстояние между узлами крепления обшивки к каркасу рекомендуется
принимать не более (1/5-!-1/6)-а - размера ячейки к^каса соответствующего размерам
панели обшивки.
В практике проектирования рекламных сооружений наибольшее применение
нашли фундаменты мелкого заложения (ФМЗ) балластного типа, устанавливаемые как
непосредственно на поверхность земли, так и с глубиной заложения равной высоте
фундамента (устанавливаемые по его верхнему обрезу). Основными необходимыми
критериями эксплуатационной пригодности фундаментов рекламных конструкций
являются условия обеспечения устойчивости положения от опрокидьшания Р К на
действие ветрового давления и обеспечения несзшхей способности грунтового
основания под подошвой фундамента.
Особенность
рассматриваемых
фундаментов
для
РК
заключается
в
нсоговоренносги уровня ответственности сооружения. Поэтому для уменьшения
объема бетона фундамента их проектируют с частичной потерей контакта подошвы с
фунтом основания соответствзтощим ПГ'' (пониженному) уровню ответственности
сооружений. Естественно, подобная установка Ф \ 0
предполагает определенную
степень их упругой податливости, влияние которой учтено введением в расчетную
схему упругой заделки фундамента полагая, что поворот фундамента происходит по
подошве фундамента, а стойки Р К жестко закреплены к фундаменту посредством
анкерной связи (дополнительная податливость фундаментных болтов в данном случае
не рассматривается). В этом случае показано, что для фундаментов удовлетворяющих
условиям эксплуатащюнной
пригодности увеличение напряжений в элементах
каркаса щита и стойки не превышает 3-f-5%. При этом, рассматривая распределение
контактных давлений под подошвой фундамента, установлено, что для подобного их
решения можно допустить длину зоны потери контакта с грунтом основания до
половины длины подошвы фундамента в плоскости действия ветра, гарантируя при
этом увеличение напряжений в элементах рекламной констр)тсции не более 5%. В
результате этого экономия бетона фундамента составляет 28-30%.
12
Четвертая глава посвящена повышению эффективности применения РК,
основанная на исследовании оптимальных параметров, разработке методики по учету
влияния погрешностей изготовления элементов на несущую способность, а также на
разработке
новых
конструктивных
решений
повышающих
надежность
и
эксплуатационные качества РК.
На
основании
исследований
оптимальных
параметров
РК
получены
аналитические выражения масс в функции геометрических характеристик при
фиксированных параметрах системы перекрестных элементов каркаса, необходимых
для крепления обшивки. На основе анализа проектных решений Р К получены
значения
составляющих
конструктавного
коэффициента
массы для наиболее
распространенных узловых решений, а также предложены рекомендации по выбору
форм
сечений
профилей.
Кроме
того,
показано,
что
оптимальная
форма
пространственного каркаса шита (рис. 7) по критерию минимума массы описывается
параболой вида: ;, „ Ь О Л Й , 4 ^ 1 ^ ^ /л -л -7г1= где Rp, R„ - расчетные сопротивления
стали применяемой соответственно для распорок и поясов пространственного каркаса
щита, рр - радиусадрасечения распорок.
■•
е.
iiiiiiiiiiiiillllllllini
«т|]|||||11|11|||||||||1ПШТ1ШП1'<
Рис. 7. а) характер внутренних усилий в каркасе, б) оптимальная форма
пространственного каркаса щита.
Для учета влияния погрешностей изготовления и монтажа, вьпзывающих
отклонение оси Р К от вертикали и изменяющих их расчетную схему, в работе
предлагается использование коэффшшента надежности по точности изготовления Ут,
определяемого по формуле:
_м
(8),
М+бМ
где:
рекламного
М - расчетный изгибающий момент в уровне основания стойки
щита,
ЛМ
-
дополнительный
изгибающий
обусловленный влиянием погрешностей изготовления.
13
момент
в стойке,
Формулой (8) установлена зависимость величины коэффициента надежности
по точности изготовления элементов рекламного щита на несущую способность от
класса точности его изготовления. В
ходе численных исследований
влияния
погрешностей изготовления на несущую способность отмечено, что наибольшее
количество смонтированных и эксплуатрфующихся Р К выполнены по 6^в классу
точности (рис. 8).
Показано, что изготовление Р К в данном диапазоне приводит к существенному
увеличению
дополнительного
изгибающего
момента
до
5-^13%,
а
также
рекомендовано изготовление элементов по 4, 5-у классу точности. Предложенная
методика позволяет оценивать несущую способность эксплуатируемых Р К с учетом
их факгическбго состояния.
- 068 g g
. ода I Е
■ом Н
09
о
0138
086 -в* а
Б
^Очо
■ "«^fs.
• 0jB2 М
5
6
7
laiacc точности юготокоения
8
'
OS
Рис. 8 Гистограмма зависимости количества рекламных конструмщй от класса точности
изготовления и график изменения коэффшщенга надежности по точности.
Одним из путей повьппения эффеетивности применения Р К
использование ограничителей нерасчетных ветровых воздействий. К
является
наиболее
существенным факторам превышения ветровой нагрузки своих расчетных значений,
определяемых согласно требованиям Норм, можно отнести постоянное изменение
условий городской застройки (например, строительство высотных зданий), что в свою
очередь приводит к изменению аэродинамической ситуации в приземной области
(переформирование воздушных потоков, появление зон повышенных скоростей и
т.п.). В связи с этим для повышения надежности и эксплуатационных качеств Р К
предложены и запатентованы технические решения с применением ограничителей
ветрового напора, позволяющие обеспечить их эксплуатационную пригодность.
Общая идея применения ограничителей заключается в настройке их на определенный
ветровой напор, превышение которого приводит конструкцию в состояние сброса
нагрузки.
14
На рис. 9 приведено техническое решение рекламного щита с использованием
ограничителя в виде нижней и верхней болтовой пары. Особенностью данного
решения является то, что несущая способность болтов нижней пары принята меньше
болтов верхней пары. Это приводит к их срезу при нерасчетном воздействии и
повороту каркаса щита вокруг болтов верхней пары (рис. 96), в результате чего
происходит уменьшение ветрового воздействия на рекламный щит. Кроме того,
данное решение позволяет выполнить монтаж рекламного щита без использования
грузоподъемных механизмов, произвести замену рекламы в удобном горизонтальном
положении.
Фая«рная обшпвка
Карюк
Полшкеппе при
сверхрасчетном вспдсйствш!
Способ смеиы ноепт«.<1я
[шформапш!
Бодговая пара
^т№9-
WZz2ZZZ2r
Рис. 9 Техническое решение рекламного пцпа с использованием ограничителей в виде
болтовой пары, а) общий вид, б) положение при нерасчетном воздействии, в) способ смены
носителя или монтажа рекламного щита
С целью повышения безопасности, упрощения возможной замены рекламы,
возможности изменения положения каркаса щита в процессе эксплуатации и
предотвращения разрушения разработано техническое решение Р К с применением в
качестве ограничителей настраиваемого упругого элемента (рис. 10). Предложенная
конструкция представляет собой каркас щита установленный на стойку посредством
ответных опорных колец с зубчато-пильчатым профилем, обеспечивающим их
взаимное зацепление. Фиксация Р К производится закручиванием прижимной гайки
через упругий элемент до определенного предела. Этим обеспечивается настройка
рекламного щита на восприятие предельного значения ветровой нагрузки. При
превышении ветровой нагрузки предельного значения зубья взаимного зацепления
элементов за счет сжатия упругого элемента выходят из зацепления, и каркас щита
автоматически поворачивается вокруг оси стойки по направлению ветра.
15
©
— ^
Рис. 10. Техническое решение рекламного щита
с использованием офаничителей в виде
упругого элемеига. 1 - стойка, 2 - фундамент,
3 - каркас щита с обшивкой, 4 - консоли
крепления к^каса щита, 5 - нижнее опорное
кольцо, б - верхнее опорное кольцо,
7 - прижимная гайка с упругим элементом.
Кроме
того,
разработано
и
Рис. 11 Техническое решение рекламного
шита, а) общий вид, б) натяжное
устройство.
1 - стойка, 2 - нижняя балка рамы, 3 вертикальные элементы рамы, 4 - верхняя
балка рамы, 5 - отжимной болт, 6 рекламное полотно.
запатентовано
техническое
направленное на упрощение замены рекламного полотна
различных материалов (рис.
при
решение
РК
использовании
11). Особенность данного технического решения
заключается в том, что каркас щита выполнен в виде рамы, при этом концы верхнего
горизонтального элемента телескопически вставлены в вертикальные элементы рамы
посредством отжимных болтов, необходимых для натяжения рекламного полотна,
закрепленного через люверсные отверстия на верхнем и нижнем элементе рамы.
Реализация
результатов
исследований
осуществлялась
при
расчете
и
конструировании 30-ти различных конструктивных решений Р К реализованных при
строительстве в республике Татарстан.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:
1.
Проведенная систематизация
опыта проектирования
СНРИ
и
исследования их действительного состояния свидетельствуют о недостаточном
уровне развития методики их расчета и качества изготовления.
2.
конструкций
изготовления
Натурными обследованиями установлено, что дефекты рекламных
вьпваны
и
ошибками
монтажа.
В
проектирования,
низким
частности: несоответствие
качеством
расчетных
схем,
непроектные зазоры в соединениях, нерасчетные эксцентриситеты в узлах.
3.
Для стоечно-балочных конструкций, статическая схема которых
соответствует сжато-изгибаемым элементам, получена формула критической
16
HaqjysKH и коэффициента привидения расчетной длины стойки с учетом
специфики конструктивной формы.
4.
Проведены
численные
исследования
напряженно-
деформированного состояния СНРИ. Исследованы особенности учета ветровых
воздействий, в результате которых выявлено:
- существенное (до 70% от суммарной ветровой) влияние пульсационной
составляющей;
- вследствие наибольшего вклада в динамическую реакцию рекламной
конструкции
первой
динамической),
в
поступательной
практических
формы
расчетах
(до
98%
допускается
от
суммарной
использование
одномассовой расчетной схемы совместно со значениями предложенного
динамического коэффициента для предварительного определения инерционньк и
восстанавливающих параметров;
- расчетным случаем для рекламных конструкций является фронтальное
ветровое воздействие при проектировании стоек из замкнутых профилей, и
нефронтальные (при углах атаки 40^50") воздействия при проектировании стоек
открытого профиля.
5.
Ыа
основе
деформированного
численных
исследований
состояния при различных
напряженно-
вариантах расчетных
схем
установлено:
- для каркаса щита учет совместной работы обшивки позволяет
уменьшить уровень напряжений до 30%;
- учет
податливости фундамеш'ов
балластного типа существенно
повьппает деформативность конструкции при назначении размеров фундаментов
из условия устойчивости на опрокидьгаание при минимальном коэффициеиге
запаса k
= 1 ■ Рекомендовано в расчетной схеме допускать частичную потерю
контакта подошвы фундамента с грунтом основания в плоскости действия
расчетного момента не более '/г длины подошвы фундамента. При этом
коэффициент запаса устойчивости на опрокидывание рекомендуется принимать
k^ = 1.3 • В результате этого экономия бетона фундамента составляет 28-30%.
6.
Исследования
влияния
дефектов
изготовления
позволили
рекомендовать изготовление элементов рекламных конструкций по 4, 5-у классу
точности.
7.
Полученные аналитические вьфажения массы в зависимости от
расчетных параметров обеспечивают нахождение оптимальных параметров
рекламных конструкций, а их использование позволяет получить экономию до
10% по массе.
17
8.
Разработанные
новые
технические
решения
рекламных
конструкций, защищенные патентами Р Ф позволяют повысить их надежность и
эксплуатационные качества.
9.
Разработано и внедрено 30 проектов рекламньрс конструкций, а
полученные практические рекомендации реализованы в разработке первой
редакции Технических требований к расчетам, проектированию, оформлению
технической документации, изготовлению, монтажу и эксплуатации конструкций
средств наружной рекламы и информации г. Казани КТТ-1-03.
Основное содержание диссертации опубликовано в работах:
1.
Исаев А.В.
Систематизация несущих конструкций рекламных
сооружений/Материалы 53-й республиканской научной конференции. Сборник
научных трудов аспирантов.-Казань: КГАСА, 2001.- С. 32-34.
2.
Исаев А.В. Анализ характера ветровых воздействий на рекламные
сооружения//Материалы 54-й республиканской научной конференции. Сборник
научных трудов аспирантов.-Казань: КГАСА, 2002.- С. 32-35.
3.
Исаев А В .
Особенности расчета конструкций средств енаружной
рекламы//Материалы 55-й республиканской научной конференции. Сборник
научных трудов аспирантов.-Казань: КГАСА, 2003 - С. 57-62.
4.
Исаев А.В. Исследования влияния несовершенств расчетных схем
на напряженно-деформированное состояние рекламных конструкций//Материалы
56-й
республиканской
научной
конференции.
Сборник
научных
трудов
докторантов и аспирантов.-Казань: К Г А С А , 2004. - С. 69-74.
5.
рекламных
Исаев А.В. Учет влияния погрешностей изготовления и монтажа
конструкций
на
их
несущую
способность//Матсриалы
56-й
республиканской научной конференции. Сборник научных трудов докторантов и
аспирантов.-Казань: КГАСА, 2004. - С. 75-80.
6.
Исаев А.В. Исследование влияния конструктивного решения опор
рекламньк
конструкций
повышение
эффективности
на
напряженно-деформированное
применения
фундаментов
состояние
балластного
и
типа
//Материалы 57-й республиканской научной конференции. Сборник научных
трудов докторантов и аспирантов.-Казань: КГАСА, 2005. - С.69-74.
7.
Кузнецов И.Л., Шмелев Г.Н., ИсаевАВ. Анализ характера ветровых
воздействий
на
рекламные
сооружения//Архитсктура.
Строительство.
Инженерные системы.: Сборник научных трудов. - Магнитогорск: МГТУ, 2002.
4.1.-С. 50-55.
18
8.
на
Исаев А.В. Исследования влияния несовершенств расчетных схем
напряженно-деформированное
состояние
рекламных
конструкций//
Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов: Материалы
международной научно-практической конференции 18-21 мая 2004г-ЙошкарОла, 2004 - 4.2. - С.83-86.
9.
Хусаинов
изготовления
и
Д.М.,
монтажа
Исаев
для
А.В.
Учет
повышения
влияния
надежности
погрешностей
рекламных
конструкций//Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и
долговечности конструкций и методы их решения: Труды V I Междунар. Конф.
СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2005. - С. 412-416.
10.
Шмелев Г.Н., Исаев А.В., Козлов М.В. К расчету рекламных
сооружений на действие ветра//Наука и практика. Диалоги нового века;
Материалы конференции (17-19 марта 2003 г.) Часть П. - Наб. Челны: Изд-во
Камского государсгвенного политехнического инстшуга, 2003. - С. 274-275.
11.
Кузнецов И.Л., Шмелев Г.Н., Исаев А.В. Особенности расчета
конструкций
средств
моделирование
и
наружной
проектирование
рекламной
информации/'/Компьютерное
пространственных
конструкций
Тезисы
докладов научной сессии 18-20 декабря 2001 года. М.: Издатель: Орг. комитет
научной сессии Межрегиональной общественной организации "Содействие
развитию и применению пространственных конструкций в строительстве", 2001.С.43.
12.
Кузнецов И.Л., Шмелев Г.Н., Исаев А.В. Особенности расчета
конструкций средств наружной рекламы//Актуальные проблемы современного
строительства: Сборник материалов. Х Х Х П Всероссийской научно-технической
конференции. 25-27 мая 2003г. - 4.2. Пенза: ПГАСА, 2003-С.56-57.
13.
РФ
№
Кузнецов И.Л., Шмелев Г.Н., Исаев А.В. Рекламный щит. Патент
2232433
от
17.06.2002.
М.
Кл.
G
09
F
15/00. "Бюллетень"
№ 19 от 10.07.2004.
14.
Х9
2236045
Кузнецов И.Л. Шмелев Г.Н. Исаев А.В. Рекламный щит. Патент Р Ф .
от
10.11.2002.
М.
Кл.
G
09
F
15/00.
"Бюллетень"
Х« 25 от 10.09.2004.
15.
Кузнецов И.Л. Шмелев Г.Н. Исаев А.В. Козлов М.В. Рекламный
щит. Патент Р Ф . № 2243596 от 01.04.2003. М. Кл. G 09 F 15/00. "Бюллетень"
№ 3 6 от 27.12.2004.
16.
Х"
2250514
Кузнецов И.Л. Шмелев Г.Н. Исаев А В. Рекламный щит. Патент Р Ф .
от
10.11.2002.
М
Кл.
№ 1 1 от 20.04.2005.
19
G
09
F
15/00
"Бюллетень"
№16458
РНБ Русский фонд
2006-4
19728
Корректура автора
Подписано в печать 06.09.05
Формат 60x84/16
Заказ № 487
Печать RISO
Усл.-печ.л. 1,0
Тираж 100 экз.
Бумага тип. № 1
Учетн.-изд.л. 1,0
Печагао-множигельный отдел КазГАСУ.
420043 .Казань, Зеленая,!.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
840 Кб
Теги
bd000100869
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа