Расчет светопрозрачного фасада при помощи программных продуктов ANSYS для ООО “КИЛБИ Констракшн”

Задача: Рассматривается светопрозрачный фасад здания, который состоит из стеклопакетов (формула пакета: закаленное стекло, дистанционная рамка, закаленное стекло). Стеклопакеты крепятся путем точечного крепления с помощью рутеля. Рутель крепится к спайдерному кронштейну, который зажимается на тросе.

Требуется рассчитать: силу натяжения троса для обеспечения условий прочности и жёсткости фасада при максимальной ветровой нагрузке; усилие на отрыв, возникающее в верхней точке крепления троса при максимальных ветровых нагрузках; усилие, возникающее в нижней точке крепления троса при максимальных ветровых нагрузках; запас прочности троса.

Решение: Стеклопакет (два листа стекла и дистанционная рамка) моделируется оболочечным элементом, при этом дистанционная рамка моделируется упрощённо, принимается, что это неразъёмная конструкция.

Рис.1 Сеточная модель расчетной конструкции

Рутели и спайдерные кронштейны моделируются 3D элементом сплошной среды в упрощённой постановке (единой деталью).

Крепление спайдерного кронштейна через рутель со стеклопакетом моделируется сферическим шарниром. Уплотнения между стеклопакетами моделируется условно, оболочечным элементом, с механическими свойствами резиноподобного материала. Трос моделируется стержневым элементом, работающим только на растяжение, при этом изгибная жёсткость каната не учитывается.

Поскольку конструкция симметрична относительно плоскости, проходящей вертикально через середину всего фасада, то рассматривается одна половина фасада. Подбор натяжения троса, при котором прогиб фасада менее 3 мм на м.пог. происходит путём последовательно выполняемых расчётов с различным уровнем начального натяга тросов. При начальном усилии натяга тросов 280 кН максимальный прогиб фасада по направлению нормали составляет 18 мм. Перемещения на картинке для наглядности показаны в масштабе:

Рис.2 Смещения конструкции по оси X

Рис.3 Прогиб троса, ближайшего к центру (по горизонтали) фасада.

По результатам выполненных расчётов было показано, что условия жёсткости фасада и прочности листов стекла, составляющих стеклопакеты, выполняются при усилии натяжки троса, превышающего его прочность на разрыв. Поэтому, необходимо выполнить уточняющие расчёты при действительных жесткостных характеристиках конкретного применяемого троса (т.к. коэффициент изменения жесткости взят приблизительно, из справочника), либо увеличивать его диаметр и/или количество ниток для обеспечения условия жёсткости и прочности элементов фасада при максимальной ветровой нагрузке.