ВПЛИВ УМОВ СПИРАННЯ СТРУКТУРНОЇ КОНСТРУКЦІЇ НА ХАРАКТЕР ЇЇ РОБОТИ

Автор(и)

  • Циганенко Л.А. Сумський національний аграрний університет image/svg+xml
  • Срібняк Н.М. Сумський національний аграрний університет image/svg+xml
  • Циганенко Г.М. Сумський національний аграрний університет image/svg+xml
  • Галушка С.А. Сумський національний аграрний університет image/svg+xml
  • Волков Д.Г. Сумський національний аграрний університет image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.31650/2786-6696-2025-12-81-94

Ключові слова:

статична робота, скінчено-елементна модель, розташування колон, міцність та стійкість, напружено-деформований стан, критерій матеріалоємності.

Анотація

На підставі аналізу публікацій та досліджень щодо використання в якості перекриття металевих просторових гратчастих структурних покриттів  встановлено, що цей тип конструкцій є найбільш раціональним та характеризуються ефективною статичною поведінкою та своєю працездатністю. Проте, на напружено-деформований стан структурної конструкції можуть впливати певні фактори: від форми структурної гратки, умови спирання та кількість опор до висоти структурної плити та характеру прикладання зусиль. Ці всі фактори впливають на кінцевий результат підбору перерізів несучих елементів та остаточне конструктивне рішення конструкції. Як підсумок можна стверджувати, що дослідження одного з цих факторів (регуляторів зусиль), який впливає на  підбор  перерізів несучих елементів і як наслідок на загальну матеріаломісткість конструкції, є актуальним. За основу регулятора зусиль в схемах скінчено-елементних моделей структурних покриттів в
ПК ЛІРА-САПР було прийнято спосіб та кількість розташування елементів спирання конструкції, а саме колон. Розташування колон приймається за трьома схемами: колони розташовані по чотирьом кутовим опорам нижнього поясу; колони розташовані вздовж вздовж нижнього поясу з кроком 3 м та 6 м по двом паралельним сторонам конструкції; чотири опори, що зміщені всередину плити на 4,5 м з обох боків. Варіанти розташування опор були використані для визначення найбільш ефективної схеми з точки зору статичної поведінки конструкції і, як наслідок, найменш матеріалоємної. Ефективність визначалася за критерієм раціонального напружено- деформованого стану. Проводився підбір перерізів елементів за першою та другою групами граничних станів. Визначалась вага конструкцій за схемами з урахуванням підбору перерізів з максимальним використанням за умовами міцності та стійкості. Визначено, що за критерієм матеріалоємності ефективною є схема №3, що спирається на 4 колони, зміщені всередину плити на 4,5 м.

Посилання

1. Basil B., Lakshmi B.S., et al. Space truss design using STADD. Pro Software. International Research Journal of Engineering and Technology. 2019. Vol. 6, Issue 4. С. 3777–3782. URL: https://www.irjet.net/archives/V6/i4/IRJET-V6I41180.pdf (date of access: 06.05.2025).

2. Chilton J. Space Grid Structures. Routledge. 2007. https://doi.org/10.4324/9780080498188.

3. Cabo A. D. Evolution and Trends in Design. Analysis and Construction of Shell and Spatial Structures. International Journal of Space Structures. 2009. SAGE Publications. https://doi.org/10.1260/026635109788251449.

4. Машков І. Л., Скребнєва С. М., Баранецька Д. С., Глушаниця А. І. Аналіз ефективності роботи елементів просторового покриття. Теорія та практика дизайну: зб. наук. праць. Архітектура та будівництво. 2023. Вип. 27. С. 63–68. https://doi.org/10.32782/2415-8151.2023.27.8.

5. Ashtul1 S. A., Patil S. N. Review on Study of Space Frame Structure System. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2020. Vol. 7, Issue 4. P. 667–672. https://www.irjet.net/archives/V7/i4/IRJET-V7I4137.pdf

6. Patel B., Jamani A. Parametric Study of Different Structural Systems for Long Span Industrial Structures. International Research Journal of Engineering and Technology. 2017. Vol. 4, Issue 4. P. 2164–2167. https://www.irjet.net/archives/V4/i4/IRJET-V4I4452.pdf

7. Madi U. R. An investigation into the design parameters of double layer space frame grid. Space Structure. 1987. P. 215–222.

8. Setareh M., Bacim F., Polys N., Jones B. Development of the Web-Based Structure and Form Analysis System (SAFAS) for Architectural Education. Journal of Architectural Engineering. 2015. Vol. 21, № 3. https://doi.org/10.1061/(ASCE)AE.1943-5568.0000179.

9. Zhao D., Zhang Yu, T., Gao H. Form-finding and optimization for free form grid structures supported by branching columns based on updated force density method. Structures. 2022. Vol. 44. P. 1190–1203. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2022.08.063.

10. Sribniak N. та ін. Напружено-деформований стан структурної плити. ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering. 2020. № 2 (55). С. 35–43. https://doi.org/10.26906/znp.2020.55.2339.

11. Tsyhanenko L. та ін. Determining the optimal size of the basic element in a space grid structure. Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym. 2023. Vol. 12. No. 2023.12. P. 201–208. https://doi.org/10.17512/bozpe.2023.12.22.

12. Білик О. С. Сталь у реконструкції будівель : монографія. Київ : Український центр сталевого будівництва, 2016. 167 с.

13. Facilitator C. Space Frame Structure; an analysis of its benefit. Constro Facilitator. URL: https://constrofacilitator.com/space-frame-structure-an-analysis-of-its-benefit (дата звернення: 06.05.2025).

14. Білик А. С. Оптимальний вибір конструкцій з дискретно змінною схемою навантаження. Збірник наукових праць Українського інституту сталевих конструкцій імені В. М. Шимановського. Вип. 14. С. 70–78. 2014.

15. Білик А. Вибір оптимальних конструктивних рішень сталевих кроквяних ферм : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук; Київський нац. ун-т буд-ва і архітектури. Київ, 2009. 20 с

16. Lakshmikandhan K. N., Senthil R., Jayachandran A. S., Sivakumar P., Ravichandran R. Parametric Studies on the Behavior of Steel and Composite Space Structures. International Journal of Space Structures. 2009. Vol. 25(3). Р. 169–183. DOI: 10.1260/0266-3511.25.3.169.

17. Розрахунок та проектування конструкцій. LiraLand : веб-сайт. URL: https://www.liraland.ua (дата звернення: 06.05.2025).

18. ДБН В.2.6-198:2014. Сталеві конструкції. Норми проектування. Зі Зміною № 1. На заміну ДСТУ Б В.2.6-194:2013 та ДБН В.2.6-163:2010 у частині розділу 1 ; чинний від 2015-01-01. Вид. офіц. Київ : Мінрегіон України, 2014. 199 с. URL: https://budstandart.ua/normativ-document.html?id_doc=58106 (дата звернення: 16.04.2024).

19. ДСТУ Б В.1.2-3:2006. Прогини і переміщення. Вимоги проектування : на заміну СНиП 2.01.07-85 ; чинний від 01 січ. 2007 р. : [офіц. вид.]. Мінбуд України. Київ : Мінбуд України, 2006. 14 с.

20. ДБН В.1.2-2:2006. Навантаження та впливи : чинні від 01 січ. 2007 р. : [офіц. вид.] / Мінрегіонбуд України. Київ : Мінрегіонбуд України, 2006. 96 с.

Завантаження

Опубліковано

2025-06-28

Номер

Розділ

Будівельні конструкції