Dans la construction moderne et l'ingénierie des ponts, Caves est devenu la solution préférée pour les structures de grande place en raison de ses avantages tels que la résistance élevée, le léger poids, la portée flexible et le haut degré d'industrialisation. Cependant, l'évaluation scientifique de sa capacité de charge et de sa stabilité est le lien de base pour assurer la sécurité du projet.
1. Analyse statique: déconstruction mécanique des nœuds à l'ensemble
Le calcul de la capacité de charge des fermes en acier commence par une analyse statique. En établissant un modèle mécanique tridimensionnel, les ingénieurs doivent décomposer les forces des nœuds et des membres de la ferme. L'équation d'équation de la force interne au nœud (comme ∑fx = 0, ∑fy = 0) est la base, et le calcul de la force axiale du membre doit être combiné avec la loi de Hooke (σ = eε) et la formule d'Euler (charge critique P_CR = π²ei / (kl) ²) en mécanique matérielle. Par exemple, dans la conception des ponts ferroviaires, les dimensions transversales des principaux membres de la ferme doivent répondre à la condition de résistance de N / (φa) ≤ f, où φ est le coefficient de stabilité et F est la limite d'élasticité de l'acier.
Il convient de noter que la rigidité de la connexion du nœud affecte directement la distribution de la force interne. Lorsque vous utilisez un logiciel par éléments finis (comme ANSYS ou ABAQUS) pour une analyse non linéaire, il est nécessaire de considérer la précharge du boulon, la résistance à la soudure et l'effet de flambement local. Le cas d'une ferme en acier de 120 mètres dans un gymnase montre que par modélisation raffinée, le facteur de concentration de contrainte du domaine du nœud peut être réduit de 3,2 à 1,8, améliorant considérablement la réserve de sécurité.
2. Caractéristiques dynamiques et évaluation de la stabilité
La stabilité des fermes en acier implique non seulement une défaillance statique, mais doit également empêcher l'instabilité dynamique. L'analyse de flambement des valeurs propres peut déterminer la charge critique correspondant au mode de flambement du premier ordre, mais dans l'ingénierie réelle, les défauts initiaux (tels que la flexion initiale de la tige à L / 1000) doivent être introduits pour une analyse de flambement non linéaire. Prenant une ferme en acier d'un pont croisé par exemple, après avoir considéré l'effet de vibration du vent, le facteur de stabilité global de la structure doit être augmenté de 2,5 à plus de 3,0.
L'analyse de réponse dynamique est également critique. La fréquence naturelle de la structure est obtenue par analyse modale (généralement contrôlée à 3 à 8 Hz pour éviter la bande de fréquence de charge de trafic), et la réponse de déplacement sous tremblement de terre ou la charge de vent est évaluée en combinaison avec la méthode d'analyse de l'historique du temps. Dans la conception d'une ferme en acier du couloir de grande hauteur, l'accélération induite par le vent est réduite de 40% après l'utilisation de l'amortisseur de masse réglé TMD, répondant aux exigences de confort humain.
3. Surveillance intelligente et gestion complète du cycle de vie
Avec le développement de la technologie de l'Internet des objets, l'évaluation des fermes en acier passe du calcul statique à la surveillance dynamique. Les capteurs de réseau de Bragg en fibre peuvent surveiller la souche des tiges en temps réel, et les modèles BIM combinés avec des algorithmes d'apprentissage automatique peuvent prédire la dégradation des performances structurelles. Par exemple, 200 points de surveillance sont installés sur la ferme en acier d'un terminal d'aéroport, et les données sont mises à jour toutes les 5 minutes, réalisant un avertissement de deuxième niveau de surlimit.
L'évaluation de la sécurité des fermes en acier est une combinaison précise de la théorie mécanique et de la pratique de l'ingénierie. De la formule de résistance au matériau classique au système de surveillance intelligent, chaque lien nécessite une vérification scientifique rigoureuse. À l'avenir, avec la vulgarisation de la conception paramétrique et de la technologie de jumeaux numériques, l'optimisation des performances des fermes en acier entrera dans une nouvelle étape avec une précision plus élevée. Ce n'est qu'en adhérant aux principes informatiques et en intégrant des technologies innovantes que nous pouvons construire une épine dorsale en acier qui s'étend sur le temps et l'espace.
