Липовский В.И.

Днепропетровский национальный университет

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИИ РЕКЛАМНОЙ ВЫВЕСКИ С БАНЕРОМ ДИАМЕТРОМ ЧЕТЫРЕ МЕТРА

В данной работе выполнено создание и разработка математической модели конструкции витража рекламной вывески, для оценки ее прочности, жесткости и устойчивости под действием статического и динамического нагружения в условиях климатической зоны г. Донецка. Конструкция рекламной вывески представляет собой пространственную рамную конструкцию, формообразующую два взаимно-перпендикулярных рекламных круга диаметром 4-метра. Рабочая схема конструкции представлена рис.1.

Рис.1 Силовая схема конструкции

Конструкция рекламной вывески с баннерами диаметром 4-е метра представляет собой раму - конструкцию с кусочно-постоянными по жесткости элементами. Конструкция и элементы рекламной вывески и расчетная схема представлены на стр. 1. Стойки крепления круглых баннеров имеют переменную по длине жесткость. Они представляют собой телескопическую конструкцию при помощи соединения между собой квадратных труб 120*120*6 и 140*140*6 мм. Нижние основания опор (на расчетной схеме это участки 1-3-4; 8-9-10; 16-17-18; 24-25-26; 32-33-34; 38-39-40;46-47-48;54-55-56) выполнены из трубы 120*120*6 мм. Эти опоры крепятся к боковой и торцевой поверхности стены здания при помощи анкерного крепления пластин 300х300х5мм, к которым и приварены элементы рекламных элементов, в узлах 1, 3, 8, 10, 16, 18, 24, 26, 32, 34, 38, 40, 46, 48, 54, 56. Средняя часть опор выполнена из квадратной трубы 140х140х6 мм. Данный элемент конструкции соединяется с нижним основанием опоры в узлах 4, 9, 17, 25, 33, 39, 47, 55 и по периметру приваривается к ней. Верхняя часть опоры баннера представляет собой трубу 120*120*6 мм, которая опирается на поперечный силовой элемент, расположенный на диаметре круглого элемента баннера. Поперечный силовой элемент замыкает стойки двух взаимно-перпендикулярных силовых элементов. Он также выполнен из трубы 120*120*6 мм. Все остальные элементы силовой конструкции выполнены из трубы 60*30*3 мм. Конструкции круглых элементов представлены в виде аквариумной рамной конструкции, которая крепится к стойкам. Рамная конструкция круглого элемента диаметром четыре метра моделировалась стержнем прямоугольного поперечного сечения размерами 40х20х3 мм. Данные элементы находятся только под действием собственного веса и веса рекламного планшета. Рекламный планшет выполнен из материала Ecobond, толщиной 2.8мм и весит 4кГ/м2. Все рекламные элементы выполнены из материала Сталь 3.

Рис.2 Расчетная схема конструкции

Данная конструкция нагружена статической и динамической нагрузкой. Статическое нагружение определено в виде собственного веса и веса рекламных щитов. Динамическое нагружение вызвано ветровой нагрузкой. Конструкция находится на высоте 20м и расположена в IV- зоне ветрового воздействия со скоростным напором равным 55кГ/м² . Поправочный коэффициент на возрастание скоростного напора ветра для высоты принят равным 1.35. Коэффициент перегрузки принят равным 1.3. Аэродинамический коэффициент лобового сопротивления принят равным 2.2. Наибольшая проекция площади рекламной вывески на плоскость нормальную к направлению ветра равна 18 м²_. Максимальное ветровое усилие составило 4400кГ. Рассмотрены два взаимно-противоположных по направлению ветра случая ветрового нагружения. Динамическое нагружение представлено в виде суммы двух нагружений. Первое - статическое нагружение, соответствует ветровому воздействию в узлах для данного ветрового района. Второе определяется с помощью функции формирования динамического нагружения из статических. В качестве статических приняты ветровые нагрузки, действующие в направлении наибольшей площади рекламной вывески на плоскость нормальную к направлению ветра в двух взаимно-противоположных направлениях с коэффициентами равными 0.8 и 0.8. Расчетная схема и модель конструкции представлена на 2.

Выполнен расчет пространственной системы на статическое и динамическое воздействия при помощи метода конечных элементов. Проведен расчет на устойчивость сжатых стержней. В расчетах учитывались СНиП 2.03.01-84 на нагрузки и воздействия и СНиП II-23-81 на стальные конструкции.

Результаты расчетов представлены в виде графиков распределения внутренних усилий и деформаций, возникающих под действием линейной комбинации статического и динамического нагружений. Данные результаты получены для стандартных линейных комбинаций нагрузок, которые заданны в соответствии нормативом СНиП 2.01.07-85. Расчетные сочетания нагрузок следующие: нагрузка 1 – статическая, постоянная, нагрузка 2 – ветровая, знакопеременная, кратковременная, нагрузка 3 –динамическая, особая. Соответствующие коэффициенты влияния приняты равными 1.0. Особенностью данной конструкции являются значительные габариты и консольное нагружение, что приводит возникновению больших деформаций. Требования по выполнению условий жесткости конструкции выполнено при помощи телескопической конструкции опоры баннера. Наиболее нагруженным сечением является место крепления стоек круглого элемента к стене здания. По полученным нагрузкам выполнен расчет эквивалентных напряжений по четвертой теории прочности. Коэффициент запаса прочности для наиболее нагруженного стержня равен 1.8, коэффициент запаса устойчивости 4.1. Возникающие деформации соответствуют требованиям к жесткости конструкции.

Полученные данные показывают, что спроектированная конструкция рекламной вывески соответствуют критериям прочности, жесткости.