Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (СИБСТРИН)

КОНСТРУКЦИИ ЛЫЖНЫХ ТРАМПЛИНОВ

Руководитель НИР А.И. Репин

Исполнитель Тихонова А.К.

студент гр.521

Новосибирск 2014г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Общие сведения

2. Holmenkollen ski jump (Лыжный трамплин Холмеколлен)

3. Лыжный трамплин К-125 «Русские Горки» г. Сочи

Список просмотренной и использованной литературы

Введение

Трамплин -- спортивное сооружение для проведения соревнований и тренировок в дисциплине «Прыжки на лыжах с трамплина». Современный трамплин представляет собой сложный инженерный комплекс, рассчитанный на просмотр прыжков большим количеством зрителей.

Лыжный трамплин может быть естественным, если его профиль полностью «вписан» в склон горы, или комбинированным, когда из-за несоответствия размеров и крутизны склона приходится надстраивать над ним искусств, сооружение (эстакаду из дерева, металла пли железобетона)

Лыжные трамплины проектируются и строятся учитывая розу ветров местности, так как ветер и плохие погодные условия составляют одну из самых больших проблем в проведении этих соревнований

1. Общие сведения

Трамплины для прыжков на лыжах можно устраивать на естественном склоне горы со средним углом наклона 20°...40° или возводить из железобетона, металла, дерева. Чаще трамплины выполняют по смешанной схеме, когда часть трамплина проходит по естественному грунту, а другая часть возводится искусственно с приданием профилей и размеров, пригодных для безопасных прыжков на лыжах.

Рис. 1.1

Лыжные трамплины, в том числе смешанного типа, подразделяют на тренировочные с длиной прыжка L до 30 м, трамплины для соревнований

(L ? 70 м), трамплины для Олимпийских прыжков (L<90 м) и трамплины для лыжных прыжков с длиной «полета» до 120 м.

Трамплины для прыжков на лыжах состоят из следующих составных частей:

• стартовой площадки 1 длиной 4...6 м;

• разгонной зоны 2. состоящей из участка Е1, (с углом наклона б ~ 20°...40° и радиусом Rx =- 70...90 м), на котором идет набор скорости лыжником; участка Е2 с длиной, равной 0,15...0,2v м (v--скорость движения лыжника в конце участка Е1) и уступа 3 с длиной s=0,2v м для отрыва от лыжной дорожки и дальнейшего полета;

• горы для приземления

Для пролетных строений трамплинов можно применять следующие статические схемы:

- балочную (безраспорную) при длине разгона до 70..80 м;

- рамную при длине зоны разгона 60..120 м;

-консольную при длине зоны разгона до 30..40 м;

-комбинированную (обычно гибкая арка с балкой жесткости) при длине зоны разгона более 120 м;

-комбинированную висячую при длине зоны разгона более 150 м.

Балочные схемы пролетных строений.

Выполняют двух- и трехпролетными консольным участком для стартовой площадки и с пролетами до 40 м, чтобы избежать ферм тяжелого типа.

В конструктивном отношении балочное строение представляет собой жесткий пространственный блок обычно из двух неразрезных ферм легкого типа, объединенных системой горизонтальных связей по верхним, нижним поясам ферм и вертикальными связями. Очертание верхних поясов ферм повторяет профиль разгонной зоны трамплина, очертание нижних поясов принимают по прямой линии либо для пояса принимают криволинейное очертание исходя из архитектурных соображений. Решетку чаще принимают треугольной с дополнительными стойками и шпренгельными элементами к верхним поясам ферм для уменьшения шага прогонов.

Высоту сечения неразрезных ферм в пролете назначают в пределах (1/12...1/15) li, на промежуточных опорах высота сечения может быть увеличена по архитектурным и конструктивным соображениям до (1/6...1/8) пролета фермы.

Элементы ферм пролетного строения чаще всего выполняют таврового сечения из прокатных тавров или из двух спаренных уголков. Можно применять двутавровые сечения из двух швеллеров, прокатных двутавров, а также замкнутые сечения из труб. Элементы решетки обычно имеют крестовое сечение из двух уголков. Предпочтительно все же применять замкнутые сечения, обладающие более высокими эксплуатационными качествами. Соединения элементов ферм принимают, как правило, сварные. Конструкции узлов ферм пролетного сечения решаются аналогично узлам сварных легких ферм.

Горизонтальные связи по верхним поясам ферм выполняют одновременно функцию ветровых ферм. Длину панели последних принимают равной шагу прогонов, который, в свою очередь, определяется несущей способностью деревянного настила и колеблется в пределах 1,5...3 м

Рис. 1.2 Балочный трамплин: 1-двухпролетные фермы легкого типа; 2-концевая опора; 3-связи пролетного строения; 4-прогоны; 5-перила ограждения; 6-лифтовая шахта; 7-деревянный настил по прогонам

Горизонтальные связи но нижним поясам ферм пролетного строения также выполняют функцию ветровых ферм. Решетку проектируют чаще всего крестового типа из уголков.

Вертикальные связи обеспечивают геометрическую неизменяемость блока и необходимую жесткость. Эти связи ставят в плоскости опорных сечений ферм, а по длине ферм через 12... 15 м.

Прогоны обычно проектируют двутаврового сечения. Статическая схема прогонов, как указано выше, определяется расположением лестниц.

Фермы пролетного строения опираются в нижней части разгонной зоны непосредственно на бетонные фундаменты, являющимися анкерными неподвижными опорами ферм и воспринимающими скатную составляющую нагрузки от пролетного строения. Прочими опорами ферм являются либо плоские («качающиеся») стойки, что является статически подвижной опорой, либо пространственные (жесткие) опоры и тогда опорные узлы ферм конструируют подвижными. Компенсация температурных деформаций ферм пролетных строений производится за счет установки «качающихся» опор либо защемленных в фундаментах опор с достаточно большой гибкостью .

Подвижные «качающиеся опоры» пролетных строений можно выполнять в виде плоских двухветвевых опор в том случае, если предусмотрена отдельно стоящая лифтовая шахта, либо в виде пространственной сквозной опоры, в ветвях которой размещается лифтовая шахта. Плоские опоры первого типа выполняют при высоте подъема до 25...30 м, при большей высоте предпочтительны пространственные системы со встроенной лифтовой шахтой.

Плоские опоры проектируют двухветвевыми с одно- или двуплоскостной решеткой обычно крестовой с дополнительными стойками; для ветвей используют прокатные или сварные двутавры; элементы решетки выполняют из прокатных уголков или замкнутого сечения; узловые соединения -- сварные.

Пространственные опоры проектируют обычно сквозными. Они состоят из двух пространственных стоек, соединенных по высоте горизонтальными пространственными ригелями. Стойки пространственной опоры выполняют сквозными четырехветвевыми или трехветвевыми с соответствующим количеством плоскостей связевой решетки. Стойки опоры по высоте раскрепляют распорками (диафрагмами).

Рамные, рамно-консольные и консольные системы.

Рамные системы целесообразно применять при длине разгонного участка Е1 более 60..70 м. Для уменьшения пролетных моментов можно, например, концевой участок пролетного строения на участке Е2 выполнять консольным. При большой высоте трамплина Н1 > 30...40 м желательно пролетное строение на участке Е1 вы выполнять двухпролетным с шарнирным опиранием концевого пролета со стороны стартовой площадки на крайнюю опору, чтобы не передавать дополнительный изгибающий момент на эту опору. Независимо от принятой схемы трамплина в конструктивном отношении пролетное строение представляет собой жесткий блок из двух ригелей (как правило, ферм легкого типа), объединенных системой горизонтальных и вертикальных связей, аналогично балочным.

Рис. 1.3 Консольный трамплин: 1 -- консольные фермы; 2 -- связи пролеггного строения; 3--прогоны; 4--деревянный настил по прогонам; 5--перила ограждения

Высоту сквозных ригелей в пролете для рамной системы принимают в пределах (1 /15...1 / 20) li , где li -- пролет ригеля. Для консольных систем высоту ригеля в заделке принимают в пределах (1/4.. .1/6) li ,где li -- вылет консоли.

Большая длина разгонной зоны приводит к необходимости применения высоких опор и, как следствие, к выбору пространственной схемы концевой опоры. Ширину такой опоры в плоскости ригелей принимают в пределах (1/20...1/30) Н, где Н-- высота опоры. Необходимо иметь в виду, что на фундаменты опор с жестким сопряжением с ригелем передаетcя распор и, следовательно, это обстоятельство должно учитываться при конструировании опорных узлов. Поперечный размер опор b определяется шириной пролетных строений и требованиями устойчивости сооружения на опрокидывание.

Типы сечений элементов ригелей и связей, узловые сопряжения элементов принципиально не отличаются от принимаемых для балочных систем .

Комбинированные и висячие системы.

В тех случаях, когда общая длина разгонной зоны трамплина E более 100...120 м, целесообразно использовать комбинированную систему, состоящую, например, из балки жесткости, установленной по верху гибкой арки . Достоинством такой системы является, в частности, меньший расход стали по сравнению с балочными и рамными системами, а также архитектурная выразительность конструкции. Недостатком системы является значительный распор, который необходимо воспринять фундаментами, ее чувствительность к температурным воздействиям и сложность изготовления и монтажа конструкций.

Балку жесткости располагают чаще сверху гибкой арки (возможно также решение с расположением балки жесткости в пределах высоты арки). Ее обычно выполняют сппошностенчатой двутаврового сечения, реже в виде фермы легкого тина.

По балкам жесткости укладывают прогоны, деревянный настил лыжной дорожки, в пределах высоты сечения балки жесткости располагают ветровую ферму.

Рис. 1.4 Трамплин с комбинированной системой пролетного строения

1- балка жесткости; 2- гибкая арка пролетного строения разгонной зоны; 3-гибкая полуарка участка прыжка; 4-надорные стойки; 5-оттяжка; 6-ветровые связи пролетного строения; 7- прогоны; 8-пидон (рамная плоская опора); 9-лифтовая шахта; 10- пилон; 11-деревянный настил лыжной дорожки

Гибкую арку проектируют параболического, реже кругового очертания сплошностенчатого сечения высотой (1/100...1/120) li

Надарочные стойки к балке жесткости работают на центральное сжатие. Шаг стоек по длине арки определяют из технико-экономических соображений и принимают в пределах 6...9 м. Высоту сечения стоек назначают в пределах (1/15-1/20) lе, где lе-- длина стойки.

Рис. 1.5 Трамплин с висячей системой пролетного строения: 1- балка жесткости; 2- несущие тросы; 3-стабилизирующий трос; 4-стойки балки жесткости к несущим и стабилизирующему тросам; 5-гибкая полуарка пролетного строения участка прыжка; 6- оттяжка; 7- надорные стойки; 8-пространственная опора, совмещенная с лифтовой шахтой; 9-опора в конце разгонной зоны; 10- ветровые связи пролетного строения; 11-прогоны

Особенностью статического расчета комбинированной системы является необходимость учета геометрической нелинейности деформирования системы. Особенностью расчета балок жесткости является необходимость учитывать в них дополнительные усилия от ветровой нагрузки.

2. Holmenkollen ski jump (Лыжный трамплин Холмеколлен)

Новый лыжный трамплин Холменколлен часто называют третьей в мире самой известной спортивной ареной, после Уимблдона и Уэмбли. Он также является одним из первых дизайнеров трамплинов вокруг, и конструкция трамплина делает это отличный памятник инженерного искусства.

Вся структура имеет в общей сложности около 1000 тонн металла, общая длина 96,95 метро, высота взлета составляет 3 метра, строительство башни разгона из стали, трибуны из стали и бетона

3. Лыжный трамплин К-125 «Русские Горки» г. Сочи

Трамплин К-125 состоит из пяти отдельных блоков: основание башни, стартовая вышка, стол отрыва, площадка приземления и площадка выбега.

Основание башни расположено приблизительно на отметке +109.000 по местной системе высот (примерно 752 м выше уровня моря) и находится под трамплинами К-125 и К-95, объединяя оба спуска. Сооружение выполняется из монолитного железобетона. Часть сооружения расположена под землей.

Стартовая вышка опирается на основание башни на отметке +756.95 м над уровнем моря. Размеры в плане порядка 8.4Ч8.7 м. План башни - четырехугольник. Каркас башни выполняется из стального проката. Стены решены легкими навесными панелями.

Каркас стола отрыва трамплина K-125 выполняется как стальной каркас и представляет собой набор второстепенных ферм, расположенных между главных ферм. Наверху стол отрыва опирается на стартовую вышку, а также по необходимости на несколько отдельных опор по центру.

3.1 Расчеты

По современному законодательству уникальные сооружения рекомендуется рассчитывать в двух программных комплексах - отечественном и зарубежном. Для более детального анализа одного из худших нагружений конструкции было принято решения провести расчет в комплексе ANSYS.

Материал сооружения - сталь С345-3 (Е=210 ГПа,н=0.3,с=7850 кг?м^3 ,у_T=345 МПа).

В соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», расчет конструкций по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок и соответствующих им усилий. Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции. По результатам, полученным в ходе решения аналогичной задачи в ПК SCAD, был выбран самый неблагоприятный вариант комбинации усилий для дальнейшего анализа в ПК ANSYS. Наибольшие усилия и деформации получились при моделировании работы конструкции с учетом следующего сочетания нагрузок:

1. собственный вес конструкции;

2. временные нагрузки:

? полезные люди

? техническая нагрузка на трамплин

3. постоянные нагрузки:

? постоянная нагрузка на трамплин

? оплетка

? «сэндвич-панели»

? лазерное оборудование

4. учет нагрузки от снежного покрова;

5. температурные нагрузки;

6. ветер против оси Y (вбок трамплина).

В основании конструкции было поставлено условие шарнирного закрепления (u_x=u_y=u_z=0), представляющее собой опору на подземную бетонную часть.

При приложении снеговых нагрузок была учтена возможность возникновения снегового мешка при наличии перепада высот конструкции.

Нагрузки были приложены как распределенные на элементы и сосредоточенные на узлы.

балка консольный рамный трамплин

3.2 Проектная и рабочая документация

Список просмотренной литературы

1. Эрнст Нойферт. «Строительное проектирование» / Ernst Neufert "BAUENTWURFSLEHRE"

2. Журнал по мировой архитектуре «ПРОЕКТINTERNATIONAL», издатель и учредитель Барт Гоолхоорн

3. Hop/ Holmenkollen ski jump -[Электронный ресурс] // http://jdsa.eu/hop/

4. СП 31-115-2008 «Открытые физкультурно-спортивные сооружения»

5. Расчет спортивного трамплина К-125 «Русские Горки» г. Сочи в конечно-элементном комплексе ANSYS-[Электронный ресурс] // http://www.proeng21.ru/projects/project-35.html

6. Выпуск проектной и рабочей документации (КМ) спортивных трамплинов К-125, К-95 комплекса для прыжков с трамплина «Русские Горки», г. Сочи-[Электронный ресурс] // http://www.proeng21.ru/projects/project-37.html

7. Металлические конструкции: В 3 т. Т.3. Специальные конструкции и сооружения/ Под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 1999. 544с.

8. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Под ред. Е. И. Белени. 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. 560с.

9. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Под ред. Г.С. Веденикова. 8-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998. 760с.

10. Спортивные сооружения/ Под ред. Р. Виршилло- Варшава,1968

Список использованной литературы

11. Hop/ Holmenkollen ski jump -[Электронный ресурс] // http://jdsa.eu/hop/

12. Расчет спортивного трамплина К-125 «Русские Горки» г. Сочи в конечно-элементном комплексе ANSYS-[Электронный ресурс] // http://www.proeng21.ru/projects/project-35.html

13. Выпуск проектной и рабочей документации (КМ) спортивных трамплинов К-125, К-95 комплекса для прыжков с трамплина «Русские Горки», г. Сочи-[Электронный ресурс] // http://www.proeng21.ru/projects/project-37.html

14. Металлические конструкции: В 3 т. Т.3. Специальные конструкции и сооружения/ Под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 1999. 544с.

15. Спортивные сооружения/ Под ред. Р. Виршилло- Варшава,1968

16. Журнал по мировой архитектуре «ПРОЕКТINTERNATIONAL», издатель и учредитель Барт Гоолхоорн

Размещено на Allbest.ur