Исследование Влияния Геометрических Параметров На Работу Комбинированной Конструкции Шпренгельного Типа

Abstract

Шпренгельные конструкции, состоящие из жесткого на изгиб верхнего и предварительно напряженного гибкого нижнего пояса, являются эффективным решением для покрытия зданий и сооружений. Они обладают меньшей деформативностью, в сравнении с другими видами комбинированных систем, а для выполнения их расчета применимы линейные методы статического анализа. Вместе с тем, проблема выявления влияния основных параметров на работу шпренгельных конструкций является актуальной, так как её решение будет способствовать реализации оптимального проектирования и расширению области применения комбинированных конструкций покрытия зданий.Предметом исследования в настоящей работе являются геометрические параметры комбинированной конструкции шпренгельного типа, состоящей из радиально ориентированных балок верхнего пояса и поддерживающих элементов, включающих высокопрочные гибкие ванты, тросы и распорки. Целью работы является разработка методики формообразования комбинированной конструкции, а также, выявление влияния основных геометрических параметров на ее работу под действием внешних нагрузок и предварительного напряжения.Разработан алгоритм определения линейных и угловых размеров исследуемой конструкции. Выполнено численное исследование работы конструкции в условиях вариации основных геометрических параметров. Статический анализ конструкции при заданной комбинации параметров выполнен при помощи метода сил. Получены графические зависимости индикаторов несущей способности и деформативности комбинированной конструкции. По результатам исследования предложены рекомендации для назначения основных геометрических параметров. Результаты работы вносят вклад в развитие комбинированных строительных конструкций, имеющих потенциал практического применения в промышленном и гражданском строительстве. Strutted truss structures, which consist of a rigid top chord and a pre-stressed flexible bottom one, are an effective solution for roofing the buildings. They are less deformable in comparison to other types of hybrid systems. Thus, linear methods are valid for performing the static analysis. At the same time, the problem of estimating the influence of the main parameters on the structural behavior of the strutted truss systems is relevant, because its solution facilitates optimal design and contributes to expanding the scope of the hybrid roof systems.The subject of the research proposed is the geometric parameters of a hybrid strutted truss structure, which consists of radial beams of the top chord, as well as supporting high strength cables and struts. The purpose of the work is to develop the technique for shape determination of the hybrid structure, as well as to identify the influence of the main geometric parameters on its behavior under the influence of external loads and prestress.The algorithm for finding the linear and angular dimensions of the structure has been developed. Considering variation of the basic geometric parameters, the numerical investigation of the structural behavior is implemented. Static analysis of the structure given a parameter value set is performed by means of the flexibility method. The curves of load-bearing capacity and deformability indicators of the hybrid structure are plotted. Based on the results of the study, the guidelines for finding the main geometric parameters are given. The results of the work contribute to the development of the hybrid building structures which are prospective for practical application in the field of construction of industrial and civil buildings.