Warning: ob_start() [ref.outcontrol]: output handler 'ob_gzhandler' conflicts with 'zlib output compression' in /home/www/z247778/htdocs/mainfile.php on line 83
Расчет спортивного трамплина К-125 «Русские Горки» г. Сочи в конечно-элементном комплексе ANSYS. ПОЛИТЕХ-УИМП-XXI ВЕК

Передовые технологии
в современном проектировании

   
 

Адрес: 195221, Санкт-Петербург,
ул. Антоновская д.4,
литера А, пом.3H

Телефон: +7 (812) 935 05 88

E-mail:

Расчет спортивного трамплина К-125 «Русские Горки» г. Сочи в конечно-элементном комплексе ANSYS

 В рамках подготовки к Олимпиаде 2014 года возле  г. Сочи проводится строительство крупнейшего и наиболее сложного в России спортивного трамплина К-125, спроектированного ООО «ПОЛИТЕХ-УИМП-XXI ВЕК».

Трамплин К-125 состоит из пяти отдельных блоков: основание башни, стартовая вышка, стол отрыва, площадка приземления и площадка выбега.

Основание башни расположено приблизительно на отметке +109.000 по местной системе высот (примерно 752 м выше уровня моря) и находится под трамплинами К-125 и К-95, объединяя оба спуска. Сооружение выполняется из монолитного железобетона. Часть сооружения расположена под землей.

Стартовая вышка опирается на основание башни на отметке +756.95 м над уровнем моря. Размеры в плане порядка 8.4×8.7 м. План башни - четырехугольник. Каркас башни выполняется из стального проката. Стены решены легкими навесными панелями.

Каркас стола отрыва трамплина K-125 выполняется как стальной каркас и представляет собой набор второстепенных ферм, расположенных между главных ферм. Наверху стол отрыва опирается на стартовую вышку, а также по необходимости на несколько отдельных опор по центру.

На основании чертежей раздела КМ  (совместно с ФГБОУ ВПО «СПбГПУ») в расчетном комплексе ANSYS построена конечно-элементная расчетная модель стартовой вышки.

Для исследования напряженно-деформируемого состояния конструкции первоначально в отечественном вычислительном комплексе SCAD была построена КЭ модель стартовой вышки и проведены предварительные расчеты. В модели в SCAD были использованы стержневые и оболочечные элементы. Результаты данного расчета были использованы для назначения основных элементов сооружения и выпуске проектной документации.

 

По современному законодательству уникальные сооружения рекомендуется рассчитывать в двух программных комплексах -  отечественном и зарубежном. Для более детального анализа одного из худших нагружений конструкции было принято решения провести расчет в комплексе ANSYS.

Материал сооружения – сталь С345-3 (Е=210 ГПа,ν=0.3,ρ=7850  кг⁄м^3 ,σ_T=345 МПа).

В ПК ANSYS были использованы конечные элементы типа BEAM188 и SHELL181. Элемент BEAM188 пригоден для моделирования прямых балочных конструкций, имеющих умеренное соотношение длины и толщины. Элемент построен на основе балки Тимошенко. В элементе учитываются эффекты касательных (сдвиговых) деформаций.

Элемент SHELL181 хорошо подходит для расчета моделей оболочек с малой или умеренной толщиной. Элемент имеет четыре узла и шесть степеней свободы в каждом узле: перемещения в направлении осей X, Y и Z узловой системы координат и повороты вокруг осей X, Y и Z узловой системы координат. Элементы треугольной формы могут применяться только в качестве переходных элементов в сетках.

Элемент SHELL181 может применяться в линейных задачах и в нелинейных задачах с большими поворотами и (или) деформациями. В нелинейных задачах учитывается изменение толщины оболочки. Применительно к элементу поддерживаются полный и усеченный варианты численного интегрирования. Элемент SHELL181 поддерживает учет эффекта следящих распределенных давлений.

В соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», расчет конструкций по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок и соответствующих им усилий. Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции. По результатам, полученным в ходе решения аналогичной задачи в ПК SCAD, нами был выбран самый неблагоприятный вариант комбинации усилий для дальнейшего анализа в ПК ANSYS. Наибольшие усилия и деформации получились при моделировании работы конструкции с учетом следующего сочетания нагрузок:

1.     собственный вес конструкции;

2.     временные нагрузки:

‒ полезные люди

‒ техническая нагрузка на трамплин

3.     постоянные нагрузки:

‒ постоянная нагрузка на трамплин

‒ оплетка

‒ «сэндвич-панели»

‒ лазерное оборудование

4.     учет нагрузки от снежного покрова;

5.     температурные нагрузки;

6.     ветер против оси Y (вбок трамплина).

В основании конструкции было поставлено условие шарнирного закрепления (u_x=u_y=u_z=0), представляющее собой опору на подземную бетонную часть.

При приложении снеговых нагрузок была учтена возможность возникновения снегового мешка при наличии перепада высот конструкции.

Нагрузки были приложены как распределенные на элементы и сосредоточенные на узлы.

 

 

В результате статического расчета были получены данные о соответствующих деформациях и напряжениях, а также эпюры продольных сил, перерезывающих сил и изгибающих моментов.

Перемещения по оси Х:

 

 

Перемещения по оси Z:

 

Напряжения по Мизесу:

Данные результаты сравнивались с результатами, полученными в SCAD, и было получено хорошее соответствие. В частности, максимальное усилие в самой нагруженной колонне в ANSYS составляет 791 т, при этом в SCAD 741 т. Расхождения не превышают 7%.

Из распределений, представленных на Рис. 4.4.1, видно, что максимальное горизонтальное перемещение равно 5.3 см; это значение не превышает предельно допустимого, приведенного в п.10 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» и равного 11.4 см.

Из распределения напряжения по Мизесу можно получить, что максимальное напряжение, возникающее в конструкции, равно 299.57 МПа, что не превышает предел текучести материала (345 МПа).

 

 

Количество прочтений: 4073

[ Вернуться назад ]