Оптимизация конструктивного решения трехгранного блока покрытия путем введения предварительно-напряженных элементов
С. Ю. Беляева1, В. М. Флавианов2, Р. К. Шрамов3
Воронежский государственный технический университет1, 2, 3
Россия, г. Воронеж
1 Канд. техн. наук, доц. кафедры металлических и деревянных конструкций Тел.:+7(909)217-31-10, e-mail: svetboy@yandex.ru 2 Ст. преподаватель кафедры строительной механики Тел.:+7(910)341-40-14, e-mail: flav@inbox.ru 3 Студент Тел.:+7(920)441-20-76, e-mail: shramovr@yandex.ru |
Рассмотрено конструктивное решение покрытия в виде трехгранных пространственных блоков. Предложено уменьшение металлоемкости покрытия за счет использования предварительного напряжения опорных стоек блока и применения гибких преднапряженных связей. Описаны основные этапы реализации расчета. Выполнен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния элементов покрытия до и после предварительного напряжения его элементов. Показана эффективность предложенного решения.
Ключевые слова: конструкция покрытия, пространственный блок, арка, опорные стойки, несущие балки, связи, оптимальное проектирование, предварительное напряжение, напряженно-деформированное состояние.
Введение
Быстрое развитие авиационного сообщения стимулирует периодическую модернизацию застройки и изменение архитектурных обликов аэропортов. Современная архитектура требует от конструкторов поиска концептуально новых конструктивных схем, расчет которых, базируясь на основных принципах строительной механики, невозможен без применения современных вычислительных комплексов. Немаловажную роль при этом играет применение рациональных конструктивных решений со сниженной металлоемкостью.
Предлагаемое здание аэровокзала имеет переменную ширину 80-91,8м, длину 285м, и разделено деформационными швами на три части (рис. 1).
Рис. 1. Общий вид конструкций покрытия аэровокзала
______________________________________________
© Беляева С.Ю., Флавианов В.М., Шрамов Р.К., 2019
Несущие элементы покрытия левого и правого крыла здания приняты в виде трехгранных пространственных блоков пролетами 80 - 91,8 м с высотными отметками в коньке 24-29 м (рис. 2).
Рис. 2. Пространственный блок покрытия:
1) V-образная арка; 2) балка переменной жесткости; 3) вертикальные связевые фермы;
4) Опорные стойки; 5) диагональные связи
Шаг блоков составил 30м. Каждый блок покрытия состоит из плоской двухшарнирной V-образной арки и двух криволинейных балок переменной жесткости, между которыми размещены вертикальные связевые фермы. Балки соединены с аркой шестью рядами шарнирно закрепленных раздваивающихся стоек и диагональными связями, раскрепляющими арки в боковом направлении и обеспечивающими геометрическую неизменяемость блока. Максимальная ширина блока, т.е расстояние между несущими балками, - 15м. Для повышения пространственной жесткости блоки объединены в единый геометрически неизменяемый комплекс коньковой неразрезной балкой и системой горизонтальных связей (рис. 3).
Рис. 3. Модель деформационного блока