ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ СТРУКТУРНОЇ ПЛИТИ ПОКРИТТЯ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2024-8-30-42Ключові слова:
структурна плита, товщина плити, матеріалоємність, регулятор зусиль.Анотація
На перерозподіл і величину осьових зусиль в стержнях структурних плит впливає ряд факторів: спосіб розташування та кількість опор, наявність чи відсутність попереднього натягу в конструкції, форма базового кристалу плити, що є формоутворюючим, висота (товщина) плити, що може варіюватися в певних допустимих межах. Зміна однієї з цих ознак при незмінній решті показників суттєво змінює напружено-деформований стан конструкції.
В статті наведено опис скінченоелемених моделей структурної плити покриття з розміром в плані 12,0×24,0 м. Прийнято чотири моделі плити, що відрізняються лише одним параметром ‒ товщиною конструкції. Прийнято такі значення висоти конструкції: 1,5 м (модель № 1); 1,3 м (модель № 2); 1,1 м (модель № 3); 0,9 м (модель № 4). Виконано статичні та конструктивні розрахунки всіх моделей, що прийнято. Підібрано нові профілі конструктивних груп стержнів таким чином, щоб вони відповідали умовам перевірки за першою та другою групами граничних станів та відсоток використання перерізу стержня був якомога вищим. Проаналізовано максимальні прогини моделей після статичного розрахунку. Найменша вага як критерій оптимальності є для будівельх конструкцій, зокрема металевих, найбільш поширеним критерієм, оскільки цей критерій достатньо легко формалізувати.
Обчислено вагу кожної моделі плити й встановлено, що оптимальним конструктивним рішенням є модель № 1 з висотою 1,5 м, оскільки лише для цієї моделі деформативність знаходиться в допустимих межах. Модель, що характеризуєтся найменшою вагою, є модель № 3, але максимальний вертикальний прогин такої конструкції є більшим за гранично допустимий.
У висновках встановлено, що аналіз переміщень вузлів моделей плити виявив, що лише максимальний прогин плити за моделлю № 1, не перевищує гранично допустимий прогин в 4,8 см. Максимальні прогини в моделях №№ 2, 3, 4 перевищують гранично допустиме значення абсолютного прогину. Отже, в моделях №№ 2, 3, 4 умова перевірки за другою групою граничних станів не виконується й модель № 3, що має найменшу вагу, не може бути прийнята як певне конструктивне рішення. Зважаючи на умову достатньої жорсткості, оптимальним конструктивним вирішенням буде модель № 1. Різниця у вазі моделі № 1 (8,9 т) та моделі № 3 (8,33 т) з найменшою вагою становить 6,8 %.
Посилання
[1] J. Chilton, Space Grid Structures. Routledge, 2007. [Online]. Available: https://doi.org/10.4324/9780080498188. Accessed on: April 16, 2024.
[2] The principle of space frame steel structure construction. Space frame. URL: https://www.safsteelstructure.com/news/the-principle-of-space-frame-steel-structure-construction. Accessed on: April 16, 2024.
[3] Space Frame.CivilJungle. URL: https://civiljungle.com/space-structure. Accessed on: April 16, 2024.
[4] S.A. Ashtul, S.N. Patil, "Review on Study of Space Frame Structure System", International Research Journal of Engineering and Technology, vol. 07, no. 04, pp. 667–672, 2020. [Online]. Available: https://www.irjet.net/archives/V7/i4/IRJET-V7I4137.pdf. Accessed on: April 16, 2024.
[5] C. Facilitator, Space Frame Structure; an analysis of its benefit − Constro Facilitator. Constro Facilitator. URL: https://constrofacilitator.com/space-frame-structure-an-analysis-of-its-benefit. Accessed on: April 16, 2024.
[6] H. Balke, Räumliche Tragwerke, Einführung in die Technische Mechanik. Berlin, Heidelberg, 2010. рp. 91–98. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-642-10398-8_8. Accessed on: April 16, 2024.
[7] The Editors of Encyclopaedia Britannica. Space frame Steel Structures, Modular Design & Prefabrication. Encyclopedia Britannica. [Online]. Available: URL: https://www.britannica.com/technology/space-frame. Accessed on: April 16, 2024.
[8] Z.X. Li, "Structure Mechanics Analysis with Different Construction Schemes in Large-Span Space Grid Structure", Advanced Materials Research, vol. 788, рp. 534–537, 2013. URL: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.788.534. Accessed on: April 16, 2024.
[9] Z. Zhou et al., "Construction process analysis for a single-layer folded space grid structure in considering time-dependent effect", International Journal of Steel Structures, vol. 12, no. 2, рp. 205–217, 2012. URL: https://doi.org/10.1007/s13296-012-2005-y. Accessed on: April 16, 2024.
[10] J. Dzwierzynska, "Shaping of Spatial Steel Rod Structures Based on a Hyperbolic Paraboloid", Archives of Civil Engineering, vol. 64, no. 4, рp. 309–320, 2018. URL: https://doi.org/10.2478/ace-2018-0076. Accessed on: April 16, 2024.
[11] Y. Luo, Y. Xue, "Recent development and engineering practices of space grid structures in China", International Journal of Space Structures. 2024. URL: https://doi.org/10.1177/09560599241228934. Accessed on: April 16, 2024.
[12] N. Sribniak ta іn., "Napruzheno-deformovanyi stan strukturnoi plyty", ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering, no. 2 (55), рp. 35–43, 2020. URL: https:// doi: https://doi.org/10.26906/znp.2020.55.2339. Accessed on: April 16, 2024.
[13] L. Tsyhanenko et al., "Determining the optimal size of the basic element in a space grid structure", Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym, vol. 12, no. 2023.12, рp. 201–208, 2023. URL: https://doi.org/10.17512/bozpe.2023.12.22. Accessed on: April 16, 2024.
[14] DSTU B V.1.2-3:2006. Prohyny i peremishchennia. Vymohy proektuvannia. Na zaminu SNyP 2.01.07-85. Vyd. ofits. K: Minbud Ukrainy, 2006.
[15] DBN V.2.6-198:2014. Stalevi konstruktsii. Normy proektuvannia. Zi Zminoiu № 1. Na zaminu DSTU B V.2.6-194:2013 ta DBN V.2.6-163:2010 u chastyni rozdilu 1. Vyd. ofits. K: Minrehion Ukrainy, 2014. URL: https://budstandart.ua/normativ-document.html?id_doc=58106. Accessed on: April 16, 2024.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
