2.5 Дальнейшее улучшение конструкции фермы и её анализ

напряжённый стержневой ферма нагрузка

На этом этапе рассмотрена конструкция фермы, представленная на рисунке 1 [1]. Основываясь на теоретических сведениях [2], такой вид конструкции наиболее удачно подходит для такого рода задач. Также, теоретически, эта конструкция должна выдержать заданные нагрузки и незначительно деформироваться.

Модернизация фермы состоит в добавлении раскосов между соседними секциями, а исходя из того что нагрузка прилагается вертикальная, следует расставлять раскосы в вертикальных местах секций (рисунок 20).

Рисунок 20 - Вид фермы с дополнительной верхней рамой

Проведём анализ, подобный анализу в пунктах 2.3 и 2.4, для того чтобы сравнить результаты с предыдущими результатами.

Рисунок 21 - Перемещения стержней (мм)

Рисунок 22 - Поворот стержней (градус)

Рисунок 23 - Напряжения в стержнях (H/мм²)

Рисунок 24 - Таблица реакции в опорах

Рисунок 25 - Таблица расхода материала

Рисунок 26 - Характер деформации (вид слева, вид спереди, выноска)

Вывод:

1) Карта перемещений (рисунок 21) характерно отличается от остальных. Исходя из её данных, можно сказать, что конструкция прогнётся вниз на расстояние не более 2,4 мм, что говорит об устойчивости конструкции относительно остальных версий. Такой прогиб для таких расстояний (24 метра) не значителен и может быть допущен;

2) Из шкалы карты поворота стержней (рисунок 22), можно сказать, что углы поворота любого стержня будут настолько незначительными, что ими можно пренебречь (0,00225);

3) Также из карты напряжений (рисунок 23) видно что в основном все балки будут испытывать напряжения в пределах 15-25 H/мм², что также является основание полагать что конструкция будет устойчивой. Моменты сил (рисунок 24) в опорах выше, чем в предыдущей версии, но, тем не менее, они хорошо распределены, также максимум напряжения перенёсся из опоры №4 в опору №7 (вверх). Стоит отметить (исходя из карты), что существует максимум напряжения в области контакта балки с опорой №4, что может быть причиной разрушения этого контакта;

4) Программа, исходя из расчёта на устойчивость, выдаёт коэффициент запаса устойчивости равный 27,743, что довольно странно. Возможно это ошибка численного метода используемого в программе, хотя такое предположение безосновательно;

5) По таблице расхода материала (рисунок 25), видно, что масса конструкции увеличилась ещё на 1 тонну, этот факт неблагоприятен для опор конструкции и уменьшает предельный вес, который может быть поднят краном. Также для изготовления такой фермы потребуется балки размером 2,828 метра, что усложнит процесс монтажа и производства конструкции.