ДО ПИТАННЯ ВИБОРУ ФОРМИ БАЗОВОГО ЕЛЕМЕНТА ПРОСТОРОВОГО СТРУКТУРНОГО ПОКРИТТЯ

Анотація

Просторові сталеві структурні покриття належать до класу несучих конструкцій, що використовуються для перекриття значних прольотів у будівлях різного функційного призначення. Існуючі дослідження доводять, що просторова робота таких систем забезпечує ефективну спільну роботу стержньових елементів, що сприяє перерозподілу зусиль і створює передумови для зменшення кошторисної вартості конструкції за рахунок раціонального вибору її конструктивного рішення. Проте, робота сталевих структурних покриттів, як плоских, так і криволінійних, залежить від окремих параметрів за умови незмінності інших характеристик системи.

Одним з визначальних параметрів, що впливають на формування напружено-деформованого стану оказує умови опирання плитної частини, зокрема кількість опор і характер їх розміщення у плані конструкції: колони можуть бути зосереджені в кутових зонах, розташовані по зовнішньому контуру, уздовж протяжних сторін або введені у внутрішню область плити. Іншим параметром, який грає суттєву роль це геометрична форма просторового базового модулю сталевого структурного покриття, який повторюється у двох напрямках і формує загальну структуру. Просторовий базовий модуль являє собою сукупність вертикальних, похилих і горизонтальних стержнів, що об’єднані в упорядковану об’ємну схему. Подібність такої структури до кристалічних ґраток природного походження зумовлює підвищену жорсткість конструкції та її здатність до ефективної роботи під діючими навантаженнями.

У межах роботи виконано чисельне дослідження трьох варіантів просторової сталевої структури методом кінцевих елементів. Розрахункові моделі відрізнялися між собою лише конфігурацією просторового базового модуля, тоді як геометричні розміри плити, фізико-механічні характеристики матеріалу та елементів, навантаження та умови закріплення приймалися незмінними. Для кожного варіанта визначено та проаналізовано напружено-деформований стан, оцінено параметри стійкості та підібрано поперечні перерізи елементів відповідно до чинних норм проєктування.

Найбільш раціональну модель конструкції визначено за критерієм матеріалоємності шляхом вирахування загальної ваги конструктивного рішення. Найменшу матеріалоємність продемонструвала модель, яка сформована на основі просторового базового модуля 3 типу, вага якої є меншою на 34,2 % порівняно з першим варіантом і на 21 %  – порівняно з другим.