Бескаркасные арочные покрытия: практика применения

Введение. В статье рассмотрены бескаркасные арочные здания из стальных холодногнутых профилей, которые получили широкое распространение благодаря простоте производства и монтажа, низкой стоимости и технологичности. Отмечены их недостатки, включая отсутствие нормативно-технической базы и ошибки проектирования, которые приводят к авариям.

Цель исследования – анализ несущей способности бескаркасных арочных покрытий и раз-работка рекомендаций по их проектированию, строительству и эксплуатации для исключения аварий.

Методы. Для определения несущей способности бескаркасного арочного покрытия арка рассчитывалась с помощью численного моделирования в программном комплексе конечных элементов, с использованием оболочечных конечных элементов, поддерживающих как геометрическую нелинейность (большие деформации, перемещения и т.п.), так и физическую нелинейность. Геометрия профиля моделировалась оболочечными конечными эле-ментами, то есть рассматривались все особенности поперечного сечения профиля с учетом поперечных гофр на полке и стенке, а также неравномерности их высоты (на стенке). Расчеты проводились в геометрически и физически нелинейной постановке задачи.

Характеристики бескаркасных зданий. Представлены конструктивные особенности бескаркасных арочных зданий, включая используемые материалы, типы профилей, их геометрические параметры и области применения. Обозначены ограничения, связанные с эксплуатацией таких конструкций.

Анализ причин аварии. Приведен анализ аварийного случая – обрушение арочной конструкции при снеговой нагрузке, которая оказалась ниже нормативной. Выявлены характерные ошибки, такие как несоответствие расчетных моделей реальным условиям эксплуатации, отсутствие учета геометрической нелинейности и неправильная технология монтажа. Анализ причин аварии показал, что проектирование и эксплуатация бескаркасных зданий без учета их специфики и соответствующей нормативной базы может приводить к разрушениям.

Выводы и рекомендации. Для предотвращения аварий предложено разработать единую методику расчета конструкций, включить ее в нормативные документы, а также разработать технические условия для каждого типа профилей.