Приложение К (справочное). Выбор метрологических параметров на основе расчета фермы Крытого конькобежного центра в Крылатском

Информация об изменениях:

Изменением N 1, введенным в действие приказом Росстандарта от 26 сентября 2016 г. N 1217-ст, ГОСТ дополнен приложением К, вступающим в силу с 1 марта 2017 г.

Приложение К
(справочное)

Выбор метрологических параметров на основе расчета фермы Крытого конькобежного центра в Крылатском

На рисунке К.1 приведена расчетная схема деревометаллической фермы покрытия Крытого конькобежного центра.

Нормативная нагрузка на ферму от покрытия, Т

Для анализа изменения частот собственных колебаний фермы предварительно с помощью методов математического моделирования были вычислены частоты основного тона и четырех первых обертонов собственных колебаний фермы для различных случаев нагружения. Для сравнительного анализа использовались обертоны, для которых происходит наиболее существенное изменение частот при увеличении нагрузки на ферму. Также были вычислены частоты основного тона и четырех первых обертонов собственных колебаний фермы для случаев либо потери, либо снижения несущей способности составляющих ее элементов. Для этого в расчетную схему фермы вносились изменения, позволяющие смоделировать различные виды дефектов или их сочетания, снижающие механическую безопасность фермы.

В таблице К.1 приведены вычисленные с помощью методов математического моделирования значения частот основного тона и четырех первых обертонов собственных колебаний фермы для четырех видов дефектов: ферма не имеет дефектов, ферма с удаленным средним раскосом, ферма с удаленным крайним раскосом, ферма с удаленным наиболее напряженным раскосом. Также для каждого вида дефекта рассмотрены пять вариантов нагружения фермы: нагрузка от собственного и постоянного весов, кроме того, 1/4 от временной проектной нагрузки, 1/2 от временной проектной нагрузки, 3/4 от временной проектной нагрузки, временная проектная нагрузка. Таким образом, в таблице К.1 приведены характеристики 20 возможных напряженно-деформированных состояний фермы.

Таблица К.1 - Значения частот основного тона и четырех первых обертонов собственных колебаний деревометаллической фермы, Гц

Вид дефекта фермы	Номер формы собственных колебаний	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов и 1/4 от временной проектной нагрузки	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов и 1/2 от временной проектной нагрузки	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов и 3/4 от временной проектной нагрузки	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов и временной проектной нагрузкой
Ферма не имеет дефектов	1	3,4	3,0	2,7	2,4	2,3
	2	8,6	7,5	6,7	6,2	5,7
	3	13,7	11,9	10,6	9,7	9,0
	4	17,9	15,9	14,3	13,1	12,1
	5	19,2	18,4	18,1	16,5	15,2
Ферма с удаленным средним раскосом	1	3,4	2,9	2,6	2,4	2,2
	2	4,7	4,1	3,7	3,4	3,1
	3	12,4	10,9	9,8	9,0	8,3
	4	14,4	12,4	11,1	10,1	9,3
	5	18,7	18,4	17,3	15,8	14,6
Ферма с удаленным крайним раскосом	1	3,4	3,0	2,7	2,4	2,3
	2	8,8	7,5	6,7	6,2	5,7
	3	14,1	11,5	10,2	9,3	8,6
	4	18,2	14,2	12,7	11,5	10,7
	5	19,6	17,6	15,9	14,5	13,4
Ферма с удаленным наиболее напряженным раскосом	1	3,0	2,6	2,3	2,1	2,0
	2	8,3	7,3	6,5	6,0	5,5
	3	8,7	7,8	7,1	6,6	6,1
	4	14,9	12,8	11,4	10,4	9,6
	5	18,9	20,0	16,0	14,6	13,5

В таблице К.2 приведены значения отношений частот четырех обертонов собственных колебаний к частоте основного тона собственных колебаний. Из результатов видно, что значения соответствующих отношений частот собственных колебаний для каждого вида дефекта фермы несущественно изменяются при различных вариантах нагружения фермы, что позволяет исключить при анализе результатов мониторинга основной фактор - изменение нагрузки (например, снеговой) на покрытие здания или сооружения.

Таблица К.2 - Значения отношений частот четырех обертонов собственных колебаний к частоте основного тона собственных колебаний деревометаллической фермы

Вид дефекта фермы	Номер формы собственных колебаний	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов и 1/4 от временной проектной нагрузки	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов и 1/2 от временной проектной нагрузки	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов и 3/4 от временной проектной нагрузки	Частоты собственных колебаний фермы с нагрузкой от собственного и постоянного весов и временной проектной нагрузкой
Ферма не имеет дефектов	1	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
	2	4,0	4,0	4,0	4,0	4,0
	3	5,2	5,3	5,4	5,4	5,3
	4	5,6	6,2	6,8	6,8	6,7
Ферма с удаленным средним раскосом	1	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4
	2	3,7	3,7	3,7	3,7	3,7
	3	4,3	4,2	4,2	4,2	4,2
	4	5,5	6,3	6,6	6,6	6,6
Ферма с удаленным крайним раскосом	1	2,6	2,5	2,5	2,5	2,5
	2	4,1	3,8	3,8	3,8	3,8
	3	5,3	4,8	4,7	4,7	4,7
	4	5,7	5,9	5,9	5,9	5,9
Ферма с удаленным наиболее напряженным раскосом	1	2,8	2,8	2,8	2,8	2,8
	2	2,9	3,0	3,1	3,1	3,1
	3	5,0	5,0	5,0	4,9	4,9
	4	6,4	7,8	7,0	6,9	6,9

С учетом общей погрешности измерений в таблице К.3 приведены диапазоны отношений расчетных значений частот собственных колебаний фермы.

Количественная оценка степени изменения деформированного состояния деревометаллической фермы на основании сравнительного анализа измеренных динамических параметров конструкции с вычисленными с помощью математического моделирования значениями аналогичных динамических параметров показывает высокую сходимость результатов, что в процессе эксплуатации позволяет на ранней стадии выявлять изменения деформированного состояния фермы и классифицировать вид дефекта или повреждения.

Таблица К.3 - Диапазоны отношений расчетных значений частот собственных колебаний фермы с погрешностью 1%

Вид дефекта фермы	Номер формы собственных колебаний	Отношение при нагрузке от собственного и постоянного весов		Отношение при нагрузке от собственного и постоянного весов и 1/4 от временной проектной нагрузки		Отношение при нагрузке от собственного и постоянного весов и 1/2 от временной проектной нагрузки		Отношение при нагрузке от собственного и постоянного весов и 3/4 от временной проектной нагрузки		Отношение при нагрузке от собственного и постоянного весов и временной проектной нагрузки
		1		2		3		4		5
Ферма не имеет дефектов	1	2,47	2,57	2,47	2,57	2,47	2,58	2,47	2,58	2,48	2,58
	2	3,93	4,09	3,91	4,07	3,91	4,07	3,90	4,06	3,90	4,06
	3	5,13	5,34	5,24	5,46	5,25	5,46	5,25	5,46	5,24	5,46
	4	5,50	5,73	6,07	6,31	6,63	6,90	6,62	6,89	6,61	6,88
Ферма с удаленным средним раскосом	1	1,38	1,43	1,37	1,43	1,37	1,42	1,37	1,43	1,37	1,42
	2	3,60	3,75	3,64	3,78	3,64	3,79	3,66	3,81	3,66	3,81
	3	4,19	4,36	4,15	4,32	4,13	4,30	4,13	4,29	4,11	4,27
	4	5,44	5,66	6,17	6,42	6,44	6,70	6,44	6,71	6,42	6,68
Ферма с удаленным крайним раскосом	1	2,50	2,60	2,47	2,57	2,47	2,57	2,47	2,57	2,47	2,57
	2	4,03	4,19	3,77	3,92	3,74	3,90	3,73	3,88	3,73	3,88
	3	5,20	5,41	4,68	4,87	4,65	4,84	4,63	4,82	4,62	4,81
	4	5,60	5,83	5,80	6,04	5,82	6,06	5,81	6,05	5,80	6,04
Ферма с удаленным наиболее напряженным раскосом	1	2,76	2,87	2,77	2,89	2,77	2,89	2,78	2,89	2,77	2,88
	2	2,89	3,01	2,96	3,08	3,02	3,14	3,06	3,19	3,09	3,21
	3	4,92	5,12	4,88	5,08	4,86	5,06	4,85	5,05	4,83	5,02
	4	6,24	6,50	7,62	7,94	6,83	7,11	6,81	7,09	6,78	7,05

Проведенные предварительные расчеты для деревометаллических ферм на основе их математического моделирования позволяют в ходе мониторинга контролировать предельно допустимые величины частот собственных колебаний каждой фермы, до которых сохраняется их работоспособное техническое состояние.