Список выполненных НИОКР

Конечно-элементное исследование 3-D напряженно-деформированного состояния мобильного здания (2007 г.)

Отрасли промышленности:
Ключевые слова Мобильное здание, стеклопакеты, фитинг, монтаж, штабелирование контейнеров, снеговая нагрузка, ветровая нагрузка
Программное обеспечение SolidWorks, ANSYS
Период проведения 2007 г.

Лабораторией «Вычислительная механика» в 2007 г. по заказу ООО «Новые информационные технологии в авиации» выполнено расчетное исследование напряженно-деформированного состояния мобильного здания при различных внешних воздействиях.

Основными достоинствами подобных зданий являются их сборность (возможность собрать и разобрать в любом месте), мобильность (не требуют специальных методов перевозки) и дешевизна изготовления. В качестве основы при изготовлении мобильных зданий используются обычные стальные контейнеры, в которых вырезаются отверстия для окон, дверей и оборудования.

Основными элементами рассмотренного мобильного здания являются:

  • верхний этаж с проемами под стеклопакеты и входную дверь;
  • нижний этаж с проемом под входную дверь;
  • маршевая лестница с площадкой на втором этаже.

Кроме того, к различным частям здания крепится дополнительное оборудование:

  • внешний блок кондиционера;
  • фильтровентиляционный короб с вентилятором;
  • внутренний блок кондиционера в ЛАЗе;
  • нагреватели;
  • электрические щиты;
  • внешнее оборудование, размещенное на площадках на крыше.

 

3-D CAD модели первого и второго этажей мобильного здания

3-D CAD модели первого и второго этажей мобильного здания

Как область применения, так и место возможного расположения подобных мобильных зданий достаточно широки. В связи с этим расчет проводился для «наихудших» возможных воздействий. Кроме того, важным моментом, который необходимо учесть при проведении расчетных исследований, является возможность расположения одного мобильного здания над другим при хранении и транспортировке.

В работе были выполнены конечно-элементные исследования  напряженно-деформированного состояния мобильного здания при различных вариантах действия нагрузок:

  • нормальный режим эксплуатации с минимальными нагрузками при температурах внешней среды 0оС, -60оС, +50оС.
  • нормальный режим эксплуатации с максимальными нагрузками при температурах внешней среды 0оС, -60оС, +50оС.
  • штабелирование второго этажа при 84.8 т на каждый фитинг;
  • штабелирование второго этажа при 12 т на каждый фитинг;
  • штабелирование второго этажа при 6 т на каждый фитинг;
  • вертикальный подъем второго этажа за верхние фитинги;
  • подъем второго этажа с помощью тросов, соединенных над конструкцией с углом 60о.
  • подъем за нижние угловые фитинги.

КЭ оболочечная модель второго этажа

КЭ оболочечная модель второго этажа

Распределение модуля вектора перемещений при температурах  -60, +50 оС

Распределение модуля вектора перемещений при температурах  -60, +50 оС 

Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу для случая минимальных нагрузок при температуре 0 оС

Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу для случая минимальных нагрузок при температуре 0 оС

В результате выполненных расчетных исследований показано, что в режиме нормальной эксплуатации максимальный прогиб крыши второго этажа достигается под действием снеговой нагрузки при температуре внешней среды -60оС. Областями с повышенными напряжениями в конструкции при данном варианте нагружения являются крыша второго этажа (зона приложения снеговой нагрузки) и основание первого этажа при температуре -60оС и +50оС. Причиной этого является сжатие (или расширение для +50 оС) металла в стесненных условиях, вызванных жесткими креплениями угловых фитингов к бетонному основанию. Эквивалентные напряжения по Мизесу  при этом не превышают предела текучести материала.

При штабелировании второго этажа мобильного здания случаи 84.4 т и 12 т на каждый фитинг являются критическими. Для последнего случая (6 т на каждый фитинг) предел текучести превышен локально в зоне стыка рамы окна с подоконником. Максимальное суммарное перемещение наблюдается в зоне окна. При подъеме второго этажа во всех случаях максимальные эквивалентные напряжения по Мизесу не превысили 150 МПа, а перекосы оконной рамы – 1.3 мм.

Другие материалы по теме:
Строительство, архитектура