Расчет стеллажа c мезонином в APM Civil Engineering
Стеллаж с мезонином
Металлоконструкция стеллажа с мезонином расположена внутри здания складского комплекса.
Геометрические размеры сооружения: длина 67 164 мм, ширина 53 306 мм, высота 12 008 мм.
Стеллаж представляет собой многоуровневую пространственную конструкцию, предназначенную для складирования грузов. Стеллажная конструкция опирается на колонны. Опорные колоны соединяются раскосами и балками из сигма-профиля, образующие платформу для установки вертикальных рам из стоек Ω-образного перфорированного профиля (minirack). Каждая пара стоек связана диагональными раскосами. На стойках закрепляются балки установки на них паллетов.
Также сбоку от основной конструкции стеллажа с мезонином установлены дополнительные секции стеллажа, образованные стойками ω-образного перфорированного профиля. Стойки связываются раскосами.
Расчет проводился в соответствии с действующими нормативными документами:
- ГОСТ 28766-90 Стеллажи. Основы расчета.
- СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81.
- СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85.
Расчет проводился в программном продукте APM CivilEngineering.
Расчет проводился по заказу ООО «Кифато МК».
Расчетная модель
Расчетная схема конструкции стеллажа строится на основе чертежей, переданных заказчиком.
Элементы несущей металлоконструкции стеллажа моделировались с помощью стержневых конечных элементов.
Так как конструкция стеллажа больше габаритная ограничимся расчетом только фрагмента конструкции.
В связи с перфорацией несущих стоек расчет будем проводить с учетом редуцированного профиля в соответствии с п. 9.2.3 EN 15512 Steel static storage systems - Adjustable pallet racking systems - Principles for structural design.
Связи в модели стеллажа центральные, т.е. связь осуществляется через центры тяжестей сечений соответствующих элементов.
В модели присутствуют как жесткие связи, так и шарнирные с одной вращательной степенью свободы. В конструкции стеллажа жесткость соединения должна обеспечиваться затяжкой болтового соединения.
Металлоконструкция стеллажа жестко крепится анкерами к бетонному полу. Вводимые при этом ограничения, следующие: запрет всех перемещений и поворотов.
Для учета собственного веса металлоконструкции используется стандартная процедура задания «множителя собственного веса».
Для учета нагрузки от веса на одну полку стеллажа, было организовано загружение «Нагрузка на полки».
Нагрузка на настил мезонина учтена в загружение «Нагрузка на настил мезонина».
Нагрузка на лестничный проход учтен в загружении «Нагрузка на лестничный проход».
Проведение расчета
Статический расчет производился в модуле расчета напряженно-деформированного состояния, устойчивости, с использованием метода конечных элементов – APM Structure3D.
Получены карты напряженного и деформированного состояния конструкции при соответствующих вариантах нагружения.
Проведена оценка максимальных прогибов конструкции в соответствии с требованиями ГОСТ 28766-90.
Проверена также общая устойчивость конструкции согласно СП 16.13330.2011.
Согласно СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» проведена проверка несущей способности наиболее нагруженных элементов конструкции.
С целью снижения нагрузки на металлоконструкцию в конструкцию стеллажа были внесены некоторые изменения.
Итоги выполненного проекта
Анализ результатов статического расчета показывает, что при заданных расчетных нагрузках, эквивалентные напряжения, возникающие в элементах конструкции каркаса при использовании указанных сечений, не превосходят предела текучести применяемых материалов, т.е. необходимая прочность обеспечивается. В наиболее неблагоприятном случае нагружения коэффициент запаса по расчетному сопротивлению, для усиленной конструкции, больше единицы и равен 1.01.
Максимальные суммарные перемещения ригеля равны 11.03 мм и не превосходят допускаемый предел. Следовательно, необходимая жесткость конструкции обеспечивается.
Конструкция не нуждается в дополнительных мерах по увеличению ее устойчивости. Минимальный коэффициент запаса устойчивости данной конструкции стеллажа равен 8.9.
Проверка несущей способности наиболее нагруженных элементов конструкции показала, что все коэффициенты условий работы имеют значения меньше единицы, что допустимо и говорит о приемлемой работе элементов. Таким образом, можно сделать вывод о том, что несущая способность данных элементов конструкции обеспечена.
Обобщая полученные результаты, можно сделать вывод о том, что конструкция стеллажа способна нести прикладываемые к ней нагрузки, и не требует дополнительных мер по увеличению прочностных характеристик (за исключением указанных).
Рассмотренный проект соответствует российским нормам (ГОСТ 28766-90, СП 16.13330.2011, СП 20.13330.2011). Об этом свидетельствуют выводы, сделанные выше.
Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM Civil Engineering для решения сложных задач прочностного анализа стеллажных конструкций.
