2567

учитывается. Выбор сечения верхнего сжатого пояса фермы осуществляется по критерию устойчивости, что ведеткнерациональномуипользованию прочности стали.

В действительности, вследствие приварки плит к фермам и замоноличивания межплитных швов элементы покрытия деформируются совместно (Рисунок 1). В результате взаимодействия элементов в узлах соединения плит с фермами возникают сдвигающие усилия. Происходит перераспределение сжимающих усилий между верхним поясом фермы и настилом с замоноличенными межплитными швами. Расчеты покрытий как пространственно деформируемых систем показывает, что усилия в верхнем поясе фермы уменьшается на 15-20%[1].

Для уточнения механизма взаимодействия элементов выполнен анализ напряженно деформированного состояния фрагмента покрытия из одной панели верхнего пояса фермы и плит, ширина которой равна длинне панели (Рисунок 2). Действие стропильных частей фермы заменено шарнирными опорами и сжимающим усилием N.

Рис. 1. Конструктивная система покрытия

Рис. 2. Расчетная схема на фрагмент покрытия со стальными фермами и железобетонными ребристыми плитами

Определить значение N сжимающего усилия, действующего в верхнем поясе фермы в данной схеме, можно несколькими способами: методом конечных элементов, реализованным в расчетных программах Лира 9.4, SCAD office 11, методом теории составных стержней и другими методами строительной механики.

236

При использовании первого способа моделируется конструктивная схема покрытия с использованием различных конечных элементов. В расчетной схеме между опорными ребрами ребристых плит и верхним поясом фермы в узлах вводятся элементы конечной жесткости, моделирующие сварные швы а межплитные шовы моделируются конечными элементми с односторонней упругой связью.

Какбыло отмеченно по результатам расчета методом конечных элементовусилие вверхнем поясе снижается на 10-15%в зависимости от жесткости и несущей способности крепления ребристых плит к верхнему поясу фермы. Отмеченно также увеличение устойчивости элементовверхнего пояса.

Действительная работа покрытия вбольшей степени отражается в расчетной схеме составного сечения. Основной предпосылкой применения такой схемы к рассматриваемой системе являются абсолютно жесткие поперечные связи (ребра плит, соединенные сваркой с фермами)и связи сдвига.

Устойчивость составного стержня можноопределить методом А.Р. Ржаницына, который вывел уравнение сжато– изогнутого стержня, составленного из двух ветвей, и получил выражениедля критической силы в виде

В формуле (1) 2 - характеристика сдвиговойжесткости стержня, которая зависитот жесткости ветвей ( нижняя ветвь-верхний пояс фермы; верхняя ветвь – ребристая плита, ширинакоторой равнадлине панели

lверхнего пояса фермы).Коэффициентжесткости связей сдвига изменяется

ввиде отношения сдвигающего усилия Tk соответствующей емудеформации

.

Параметр характеризует единичные деформации составного стержня, которые зависятот модулей упругости материалов и геометрии сечений.

EфАф EнAн EiYi

Параметр E0Y0 характеризует изгибную жесткость составного стержня при абсолютно жестких связях сдвига.

Формула (1) получена из условия равенства нулю вертикальных деформаций и изгибающих моментов в опорных узлах. При решении задачи устойчивости эти условия соответствуют покрытия без замоноличивания швов, что позволяет свести многопролетную систему к расчетной схеме однопролетной панели длиной l (Рисунок 2).

237

По результатам расчета согласно данной расчетной схеме устойчивость верхнего пояса фермы возрастает. Численные значения усилий взаимодействия определяются путем решения дифференциальных уравнений.

Данный способ предусматривает некоторые условности в частности, составной стержень рассматривается как центрально сжатый элемент.

При расчете третьим способом статическая неопределенность конструктивной системы рассматривается методом сил. Переход к основным системам производится удалением линейных связей (сварка соединений) и приложением в опорных узлах плиты реактивной силы Т. При применении метода сил рассмотрим отдельно напряженно деформированного состояния ребра плиты покрытия и фрагмент верхнего пояса фермы.

Рис. 3. Расчетная схема методом сил

Сдвиговые усилия взаимодействия определяем из условия совместности деформирования элементов. Расчеты покрытий данным способом показывают, что усилия в верхнем поясе фермы уменьшается на

11-12%.

Рассмотрев все три расчетной схемы конструктивной системы со стальными фермами и железобетонными ребристыми плитами можно сделать следующие выводы:

-все три варианта могут быть использованы для описания перераспределения внутренних усилий в конструктивной системе покрытия;

-при численном сравнении метода конечных элементов и метода сил видно, что полученные результаты схожи, и отличаются друг от друга в диапазоне 3-5%;

-второй и третий варианты расчетной схемы имеют преимущество в том, что выполнимы ручным расчетом, без применения расчетных модулей. Точность данных методов достаточна.

Библиографический список

238

1. Украинцев М.П. Совместная работа сборного железобетонного ребристого настила со стальными фермами / Научные труды общества железобетонщиков Сибири и Урала. – Новосибирск: Изд-во Сибстрин, 2010. – С.102 – 106

Науч. руководитель д-р техн. наук, профессор Ю.В. Краснощеков

УДК 727

ПРОБЛЕМА ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ ЗДАНИЙ ДОМОВ ИСКУССТВ

Е.В. Цыганкова, студентка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск

Реформа в образовании 2011 на сегодняшний день несет в себе ряд негативных изменений. Она распространяется на учебные заведения любого типа, будь то общеобразовательные школы, высшие учебные заведения, школы дополнительного образования. Повсеместно происходит сокращение учебных часов, сокращение преподавательского состава и последующее закрытие учебных заведений не прошедших аттестацию.

Во многих школах страны уже перевели из статуса обязательного предмета в статус спецкурса такие предметы как «мировая художественная культура», «хореография», «изобразительное искусство», «музыка», «черчение» и школа решает, оставлять эти предметы в программе образования или нет. Предметы, направленные на духовное и эстетическое развитие ребенка постепенно сокращаются в школах [1].

Недостаток такого образования в общеобразовательных школах должен восполняться, если мы не хотим столкнуться с культурной деградацией общества. Эту задачу сегодня должны решать детские школы искусств. Места, где дети любых возрастов могли бы найти себя в творчестве. Но, как следует из выступления С.М. Миронова председателя Совета Федераций Федерального собрания от 25 марта 2011 года «… Сегодня детские школы искусств отнесены к системе дополнительного образования и в большинстве случаев переданы в ведение муниципалитетов. По сути, тем самым они приравнены к кружкам, студиям или секциям при Домах культуры, что никак не соответствует их реальному значению.

Школы искусств сегодня совершенно бесправны. Для их закрытия достаточно простого распоряжения главы муниципального образования. Так часто и происходит: за последние 5 лет в стране закрылись сотни творческих школ. Количество детей, которые обучаются музыке, уменьшилось более, чем на сто тысяч человек…» [2].

239

Отсюда можно сделать вывод, что заинтересованность в таких учреждениях, их финансирование осуществляется по остаточному принципу. Что тогда следует говорить о помещениях, в которых сегодня вынуждены размещаться детские школы искусств. Большинство таких омских школ располагается в помещениях бывших детских садов. Например, ДШИ №10, ДШИ №16, ДШИ №14, Детская школа «Модерн». В здании, предназначенным для Омского музыкального колледжа - ДШИ №3. Сама я училась в школе искусств, находящейся в здании бывшей общественной столовой, хореографическое отделение располагалось в банкетном зале.

По существующим рекомендациям проектирования [3]. на участках ДШИ и ДМШ необходимо предусматривать такие зоны как:

-зона игр и развлечений;

-зона тихого отдыха;

-театрально-концертная зона;

-хозяйственная зона;

-зона учебных помещений.

Помимо несоответствия назначения здания школы и его функций, существует проблема в нехватке требуемой площади для осуществления образовательного процесса. Востребованность школ искусств растет. Наряду с существующей программой обучения появилась необходимость расширить эту программу, сделать её многоуровневой:

-в первую очередь это программа дошкольного образования, ориентированная на детей в возрасте от 4-ех до 7-ми лет,

-общекультурная программа для детей начальных классов,

-следом идет углубленная программа, предназначенная для школьников среднего и старшего звеньев, ориентированная на занятие учащимся конкретным видом искусства,

-последним этапом является добавление к углубленной программе еще и проф.часов, для учащихся старших классов, желающих поступить в ВУЗы на соответствующие специальности и повысить свои навыки с применением современных технологий.

Все это заставляет совершенно по-новому взглянуть на структуру обучения. С расширением образовательных функций школы искусств, делением образовательного процесса на вышеперечисленные этапы становится ясным, что существующие здания, в которых располагаются детские школы искусств, не способны удовлетворить новым требованиям.

Необходимо новое пространство, новый подход к созданию объемнопланировочного решения школ, даже исходя из того, что в рекомендациях по проектированию подобных учреждений нет раздела о проектировании групп помещений для детей дошкольного возраста, классов компьютерного проектирования, конференц-зала, библиотеки, музея,

240

медпункта... Необходимо пересмотреть количество и назначение помещений и их площадь. Необходимо определить специфические функционально-типологические и градостроительные характеристики школ искусств в общей системе детских внешкольных учреждений города Омска.

Конечно, не стоит забывать о внешнем облике здания. Каким должен быть облик дома искусств? Возможно, оптимальный подход к проектированию - это модульный подход, где школьное здание - это своеобразный конструктор, который собирается и разбирается, достраивается по необходимости отдельными модулями. Я придерживаюсь мнения, что каждое здание, особенно школа искусств, должно отличаться от другого, быть неповторимым, но должно иметь четкое зонирование, где учащиеся разных возрастов и разных направлений занимаются в отдельных блоках, связанных одним общим пространством. И внешний вид здания и организация внутреннего пространства должны оказывать положительное влияние на учащихся, внушать им, что они являются частью уникальной среды, где человек способен развиваться духовно, эстетически, занимаясь творческой деятельностью и тем самым быть особенным.

Хотелось бы, чтобы в нашей стране проектировались и строились не только жилые здания и торгово-офисные центры - то, что принесет непосредственную прибыль, и больше внимания уделялось социальной архитектуре, в том числе - объектам для детей. Для этого необходима четкая и разработанная государственная политика. Нельзя экономить денежные средства, когда речь идет о детях, тем более, что это - стратегические вложения в экономическое процветание страны. Здания школ должны соответствовать уровню и методике современного образования и не терять актуальность через несколько лет.

Библиографический список

1.ru.wikipedia.org/wiki/ Реформа_образования_в_России

2.http://www.spravmir.ru/publications/246-vstrecha-s-rukovoditelyami-i-pedagogami- muzykalnyh-shkol-uchilisch-i-vuzov-tvorcheskogo-profilya-25-marta-2011-goda

3.Правительство Москвы МОСКОМАРХИТЕКТУРА Рекомендации по проектированию сети и зданий внешкольных учреждений для г. Москвы.

.

Научный руководитель Академик РААСН, профессор А. М. Каримов

УДК 624.074

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПЕРЕКРЕСТНЫХ СТАЛЬНЫХ ФЕРМ

241

Взависимости от поставленной задачи оптимизация проводится с учетом ряда критериев, в их качестве могут выступать масса, стоимость, трудоемкость изготовления и монтажа конструкций [6]. Чаще всего в

оптимизационных задачах отдельных конструкций применяется критерий массы (или ее приведенного значения на 1 м2 перекрываемой площади).

Исходными данными для оптимизации перекрестных систем из замкнутых гнутосварных профилей (ГСП) применительно к конструкциям блоков (секций) покрытий при сетке колонн 30×30, 36×36

и42×42 м являются: а) опирание блока в четырех точках по углам; б) расположение опор блока в уровне верхних поясов (решетка перекрестных ферм с нисходящими опорными раскосами); в) членение перекрестных ферм (контурных и внутренних) на отправочные марки длиной, равной размеру ячейки поясных сеток; г) конструктивное оформление монтажных стыков в одном уровне без расцентровки по типу болтовых фланцевых соединений; д) заводские соединения стержневых элементов отправочных марок в виде сварных бесфасоночных узлов; е) использование в качестве ограждающих конструкций стального профилированного настила из листов с высотой

волны 57, 60, 75, 114, 153 и 158 мм; ж) расчетная нагрузка интенсивностью 6,0 кН/м2.

Висходных данных учитывается два возможных варианта устройства кровли: а) с установкой дополнительных прогонов (размер ячеек превышает рабочий пролет настила); б) беспрогонный. В первом случае каждая ячейка перекрестной системы делится прогонами пополам в уровне верхнего пояса ферм. При подборе их сечений учитывались все возможные варианты, включая парные и одиночные элементы из прокатных, гнутых и гнутосварных профилей.

На стадии оптимизации шага перекрестных ферм в качестве фиксированного параметра принималась высота ферм составляющая 1/12 часть пролета (h=2,5; 3,0 и 3,5 м – в осях, соответственно сетке колонн

30×30, 36×36 и 42×42 м) (рисунок 2).

243

Рис. 2. Расчетная схема перекрестных систем в составе блока покрытия при сетке колонн 36×36 м

Характер изменения массы (расхода стали) блоков покрытий в зависимости от количества ячеек перекрестных ферм представлен диаграммами на рисунке 3. Здесь металлоемкость определяется с учетом массы перекрестных ферм, прогонов, связей и профилированного настила. Как видно, оптимальное количество ячеек в обоих ортогональных направлениях для блока 30×30 м составляет 3...4, для блока 36×36 м – 5…6 и для блока 42×42 м – 5…7. В пределах этих интервалов перерасход стали относительно абсолютного минимума составляет 2,22…2,28 % для сетки колонн 30×30 м, 1,38…1,40 % – 36×36 м и 1,09...1,10 % – 42×42 м.

Рис. 3. Диаграммы зависимостей расхода стали от количества ячеек перекрестных ферм

Как показала оптимизация блока покрытия 36×36 м, оптимальное значение высоты перекрестных ферм находится в диапазоне,

244

составляющем 1/10…1/7,5 часть пролета. В пределах этого интервала перерасход стали относительно абсолютного минимума составляет 0,7…2,0 %. С увеличением высоты сверх параметра, составляющего 1/7,5 часть пролета, несмотря на уменьшение усилий в поясах, металлоемкость возрастает за счет увеличения линейных размеров стержней решетки и их расчетных длин. При высоте перекрестных ферм менее 1/10 части пролета расход стали увеличивается из-за массы поясов. Аналогичный результат получен и при оптимизации высот остальных блоков.

Таким образом, в результате численных исследований, проведенных с целью определения оптимальных параметров блоков покрытий с сеткой колонн 30×30, 36×36 и 42×42 м, установлено, что:

оптимальное количество ячеек перекрестных ферм равно 3…4 в

блоках 30×30 м, 5…6 в блоках 36×36 м, 5…7 в блоках 42×42 м;

оптимальное значение высоты перекрестных ферм 1/10…1/7,5 часть пролета.

Библиографический список

1.Марутян А.С. Легкие металлоконструкции из перекрестных систем. Пятигорск: Рекламно-информационное агентство на КМВ, 2009. 348 с. с ил.

2.Металлический каркас экспериментальных зданий размером 36х96 м с квадратной сеткой колонн 18x18 и 24x24 м, перекрываемых блоками из перекрестных ферм типа «Молодечно», Рабочая документация. - УкрНИИпроектстальконструкция, Киев, 1987, шифр Э17023 КМ.

3.Пименов И.Л., Прицкер А.Я., Аденский В.А., Чаадаев В.К., Штепа Б.А. Перекрестные системы покрытий производственных зданий при квадратной сетке колонн. - Исследование и расчет строительных конструкций. - М., ЦНИИСК им. В.А.

Кучеренко, 1983, с. 61 – 71.

4.Покрытия производственных зданий с использованием перекрестных систем и применением крупноблочного монтажа. Рабочая документация. - УкрНИИпроектстальконструкция, Киев, 1983, шифр Э16262 КМ.

5.Трофимов В.И., Каминский А.М. Легкие металлические колнструкции зданий и сооружений. Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2002, с. 107 – 121.

6.Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. - М., Стройиздат, 1979, с. 4 – 15.

Научный руководитель канд. тех. наук, доцент А.С. Марутян

245