Аналіз можливих конструктивних рішень і деякі аспекти технології монтажу металевих одношарових циліндричних стержневих покриттів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вінницький національний технічний університет

АНАЛІЗ МОЖЛИВИХ КОНСТРУКТИВНИХ РІШЕНЬ І ДЕЯКІ АСПЕКТИ ТЕХНОЛОГІЇ МОНТАЖУ МЕТАЛЕВИХ ОДНОШАРОВИХ ЦИЛІНДРИЧНИХ СТЕРЖНЕВИХ ПОКРИТТІВ

О.І. Сіянов, к.т.н., доц.

АНОТАЦІЯ

циліндричний стержневий покриття криволінійний

З огляду на історію розвитку просторових конструкцій зроблено спробу обґрунтувати доцільність використання криволінійних систем. Наголошено на ефективності застосування циліндричних стержневих покриттів з металу. Проаналізовано можливі конструктивні рішення вказаних систем з позицій габаритних розмірів, економії матеріалу та витрат праці. Встановлено оптимальний варіант решітки з точки зору питань типізації. Підкреслена перспективність застосовування сучасних матеріалів і форм профілів для можливості поєднання функцій несучих та захисних конструкцій. Розглянуто питання технології монтажу металевих циліндричних стержневих покриттів.

ВСТУП

Як відомо із практики проектування і будівництва просторових споруд, не так легко знайти ту конструктивну форму, яка повністю відповідала б умовам міцності, стійкості, жорсткості, економічності та мала б архітектурно-привабливий зовнішній вигляд. На розробку подібної конструкції іноді необхідно затратити багато сил (інтелектуальних і фізичних), багато коштів і часу. Однак, коли такий варіант усе ж таки знаходиться і втілюється в життя, роботу вчених, інженерів і будівельників можна вважати не даремною 1.

В даній статті зупинимось на спеціальних просторових стержневих конструкціях криволінійної форми, оскільки саме вони дозволяють перекривати великі приміщення без застосування стінової огорожі і навіть проміжних опор. Зосередимо увагу, зокрема, на металевих одношарових циліндричних стержневих покриттях як найбільш видовищних і економічних системах.

ІСТОРИЧНА РЕТРОСПЕКТИВА

Одношарові циліндричні стержневі покриття є тими просторовими конструкціями, форма яких була запозичена ще з глибокої давнини 2. Однак тоді подібні конструкції у вигляді склепінь виконувались переважно з природного каменя. Згодом, по мірі еволюції матеріалів, склепіння вже споруджували з глини, бетону, дерева, залізобетону і металевих конструкцій.

З точки зору легкості і надійності в роботі, саме металеві склепіння (в основному суцільні) з часом почали переважати конструкції, що виконувались з інших матеріалів. Надалі ефективнішими стали вважатись сітчасті або стержневі конструкції 3, які відзначались ще більшою легкістю, ніж аналогічні їм суцільні. І хоча, як вже було відзначено, використовувались різні матеріали, все-таки найбільшого поширення набули конструкції з металу.

АНАЛІЗ МОЖЛИВИХ КОНСТРУКТИВНИХ РІШЕНЬ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для перекриття значних прольотів і створення великих корисних площ, одношарові циліндричні стержневі покриття (рис. 1) 4 є унікальними криволінійними конструкціями, зборку яких можна виконувати з уніфікованих елементів, що значно зменшує строки на монтаж. До того ж, циліндрична форма одношарових стержневих покриттів (рис. 2) є ефективною з економічної точки зору, адже сприяє зменшенню кількості граней на покриття в порівнянні із системами, грані яких розташовані по параболі (рис. 3).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкцію покриття можна виконувати як прямокутної, так і квадратної форми в плані, в залежності від конфігурації площі, що перекривається. Система зручна тим, що може мати чотири точки опори, або у випадку необхідності спиратися на дві торцеві стіни.

Такі покриття можна збирати як з окремих плоских граней (ферм), що набираються вздовж твірної циліндра, так і з окремих елементів (стержнів), жорстко з'єднаних між собою в місцях перетину.

Осі елементів утворюють на циліндричній поверхні сітку, звідки і друга назва цих конструкцій - сітчасті.

Форма сітки може бути різноманітною [1, 4-10], однак згідно досліджень, проведених проф. В.Д. Свердловим [1, 5], перевагу при виготовленні одержує схема покриття з поперечними та поздовжніми ребрами (розкоси низхідні) (рис. 2) через однотипність плоских ферм, з яких збирається циліндричне покриття.

Якщо ж за критерій оптимальності брати економію матеріалу, без урахування питань типізації, то найбільш економічною за витратами сталі буде схема покриття з трикутною граневою решіткою (рис. 4) [5].

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таким чином, оцінюючи результати досліджень [1, 5], можна зробити висновок про те, що більш доцільною схемою покриття є саме схема з поперечними та поздовжніми ребрами (розкоси низхідні) (рис. 2) через можливість її зборки уніфікованими елементами. Причому, характерно те, що з одних стандартних елементів можна збирати покриття різних розмірів як в поперечному, так і в поздовжньому напрямку.

В якості стержнів можуть застосовуватись легкі алюмінієві сплави, гнуті профілі, тонкостінні труби, що відкриває можливості ефективно поєднувати функції несучих та захисних конструкцій в одному елементі.

Завдяки великій кількості стержнів, що сходяться в кожному вузлі, розподілення зусиль між стержнями виникає в цих конструкціях більш раціонально. Крім того, зусилля в елементах розподіляються по всьому перерізу і, як наслідок, матеріал конструкції ефективно використовується в роботі. Кожний стержень зазнає лише осьові зусилля розтягу або стиску. Такий характер розподілу зусиль в циліндричних системах забезпечує менші витрати матеріалів на конструкції.

Характерною ознакою одношарових циліндричних стержневих покриттів є те, що в них добре використовується внутрішній простір споруди, оскільки всі елементи розташовані в площині покриття. До того ж, як показали дослідження 5, 9, 11, по витратах сталі і вартості одношарові циліндричні стержневі покриття при відповідних співвідношеннях параметрів є більш економічні, ніж плоскі системи (табл. 1).

Іншою характерною ознакою одношарових циліндричних стержневих покриттів є їх статична невизначеність. Саме завдяки неї система може продовжувати роботу навіть при деяких пошкодженнях конструкції. Причому втрата однієї або кількох зв'язків тільки зменшує статичну невизначеність системи, а не обертає її в механізм.

Такі покриття за формою наближаються до суцільних систем і при цьому вони не тільки заміняють останні, а можуть також використовуватись в тих випадках, коли із-за форми або величини прольоту будівництво суцільного покриття є вкрай важким або неможливим. Раціонально також використовувати ці системи і в умовах крайньої півночі та важкодоступних місцях, де ускладнені умови монтажу і немає можливості доставки важких залізобетонних конструкцій.

Таблиця 1

Порівняння витрат сталі, вартості і трудомісткості монтажу плоских та одношарових циліндричних стержневих покриттів

ДЕЯКІ АСПЕКТИ ТЕХНОЛОГІЇ МОНТАЖУ

При будівництві одношарових циліндричних стержневих покриттів не потрібне застосування важких підйомних механізмів. Можуть використовуватись тільки окремі тимчасові кріплення або опори, які знімають після повного замикання конструкції. Простота монтажу, яка обумовлена просторовою структурою, є однією з істотних ознак одношарових циліндричних стержневих покриттів. До того ж, слід відзначити і простоту улаштування обрешітки під покрівлю та зручну конструкцію світлових ліхтарів, яка дозволяє легко одержати світлові площі великих розмірів, що також доповнює переваги одношарових циліндричних стержневих покриттів.

ВИСНОВКИ

1. Одношарові циліндричні стержневі покриття є прогресивними конструкціями, застосування яких дає можливість зменшити масу і вартість покриттів.

2. Розмаїття конструктивних рішень, якими характеризуються згадані покриття робить їх архітектурно-привабливими і такими, що привертають до себе увагу замовників.

3. Бурхливий розвиток цілого ряду легких матеріалів для конструкцій сприяє більш економічному їх застосуванню.

4. Дані покриття доцільно використовувати у поєднанні з легкими захисними конструкціями та легкими настилами у вигляді готових панелей.

ЛІТЕРАТУРА

1. Свердлов В.Д., Сіянов О.І. Металеві циліндричні стержневі покриття. Вінниця: «Універсум-Вінниця», 1999. 134 с.

2. Андреев Л.В. Оболочечные конструкции.-М.: Изд-во «Знание», 1981. 64 с.

3. Лопатто А.Э. Из истории развития строительных конструкций: L, M, Q, N.-К.: Будивэльнык, 1990. 160 с.

4. Трущев А.Г. Пространственные металлические конструкции: Учеб. пособие для вузов. М.: Стройиздат, 1983. 215 с.

5. Свердлов В.Д. Исследование пространственных цилиндрических стержневых систем покрытий: Автореф. дис… канд. техн. наук. Киев, 1977. 20 с.

6. Райт Д.Т. Большие сетчатые оболочки. Л.: Стройиздат, 1966. 11 с.

7. Рюле Г. Пространственные покрытия // Конструкции и методы возведения / Пер. с немецк. Том 2. М.: Стройиздат, 1974. 247 с.

8. Патцельт О. Стальные решетчатые пространственные конструкции / Пер. с немецк. М.: ЦИНИС Госстроя СССР, 1970. 95 с.

9. Сіянов О.І. Металеві одношарові циліндричні стержневі покриття: Автореф. дис… канд. техн. наук. Київ, 2002. 19 с.

10. Пшеничнов Г.И. Теория тонких упругих сетчатых оболочек и пластинок. М.: Наука, 1982. 352 с.

11. Свердлов В.Д., Бойчук О.Д., Сіянов О.І. Ефективні стержневі конструкції покрить // Вісник ВПІ, 1998. № 4. С. 2024.

Размещено на Allbest.ru