Пропозиції ґратчастих структурних систем

Ключові слова: ґратчаста структурна система, конструкція, шестикутник, гнуті елементи, розрахункова модель, гнутий швелер

Анотація

Описано різні види ґратчастих одно- і двошарових конструкцій. Наведено різні варіанти типів ґратчастих конструкцій, що застосовуються більше для громадських будівель. Виконано аналіз існуючих типів конструктивних форм ґратчастих структурних систем, виявлено недоліки та переваги таких конструкцій. Представлено типові приклади споруд з використанням ґратчастих структурних систем, зокрема вежа Шухова в Україні, хмарочос «Геркін» в Лондоні, оперний театр в Пекіні, Британський музей у Лондоні, купол «Кліматрон» у США й ін. Виявлено особливості розрахунку сітчастих оболонок за допомогою сучасних програмних комплексів. Запропоновано новий тип плоских ґратчастих конструкцій у вигляді правильних шестикутників із гнутих профілів. Розглянуто варіанти виготовлення і з’єднання елементів такого типу конструкцій. Розміри гнутих швелерів та систем кріплення на болтах або самонарізних гвинтах визначаються розрахунком. Запропоновано конструкцію металевого одношарового покриття з елементами із гнутих швелерів. Така конструкція складається з типового монтажного шестикутного елемента, що вирізняється тим, що всі елементи виконані з однакового перетину швелерів, монтажні стики – на самонарізних гвинтах, що дозволяє зменшити металоємність з’єднання і прискорити монтаж, а також спростити транспортування. Конструкція покриття заводського виготовлення з дрібних типових чи великорозмірних плоских елементів застосовується для сталевого покриття споруд з профільованим настилом прогонами 12 м і більше. Для більших прогонів можна застосовувати гнуті елементи товщиною 4 – 6мм, тоді допускається нарізання однакових елементів зі скошеними краями і зварювання їх між собою. Розміри елементів визначаються розрахунком відповідно обумовлених замовником прогонів. Розрахункові схеми цього типу конструкцій, побудовані в програмному комплексі SCAD, мають конфігурацію прямокутника або квадрата, а спирання відбувається по контуру чи з двох сторін; можливе застосування проміжних опор (колон)

Посилання

1. Boake T.M. (2014). Diagrid Structures: systems, connections, details. Basel, Switzerland: Birkhauser.

2. Boake T.M. (2013). Diagrid Structures: Innovation and Detailing. Structures and Architecture (New concepts, applications and challenges), London, Taylor&Francis Group, 991-998.

3. Boake T.M. (2012). CISC Guide for Specifying Architecturally Exposed Structural Steel, Canadian Institute of steel construction: Copyright, 48.

4. Semashkina D.O. (2018). Diagrid systems for low-rise buildings, Construction of Unique Buildings and Structures, 1 (64), 36-49.
https://doi.org/10.18720/CUBS.64.3

5. Moon, K. (2009). Design and Construction of Steel Diagrid Structures. NSCC, School of Architecture. Yale University. New Haven. USA, 398-405.

6. Moon K., Connor J.J. & Fernandez J.E. (2009). Diagrid Structural Systems for Tall Buildings: Characteristics and Methodology for Preliminary Design. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 16.2, 205- 223.
https://doi.org/10.1002/tal.311

7. Moon K. (2011). Diagrid structures for complex-shaped tall buildings. Procedia Engineering, 14, 1343-1350.
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.07.169

8. Moon K. (2008). Optimal Grid Geometry of Diagrid Structures for Tall Buildings. Architectural Science Review, 51, 239-251.
https://doi.org/10.3763/asre.2008.5129

9. Chittaranjan N. & Snehal W. (2020). Optimal Structural Design of Diagrid Structure for Tall Structure. System Reliability, Quality Control, Safety, Maintenance and Management, 263-271 https://doi.org/10.1007/978-981-13-8507-0_39

10. Mele E., Toreno M., Brandonisio G. & De Luca A. (2012). Diagrid structures for tall buildings: case studies and design considerations. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2, 124-145.
https://doi.org/10.1002/tal.1029

11. Mele E., Montuori G.M., Brandonisio G. & De Luca, A. (2014). Geometrical patterns for diagrid buildings: Exploring alternative design strategies from the structural point of view. Engineering Structures, 71, 112-127
https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.04.017

12. Korsavi S. & Maqhareh M.R. (2014). The Evolutionary Process of Diagrid Structure Towards Architectural, Structural and Sustainability Concepts: Reviewing Case Studies. Journal of Architectural Engineering Technology, 3, 2-12.
https://doi.org/10.4172/2168-9717.1000121

13. Khushbu J. & Paresh V.P. (2013). Analysis and Design of Diagrid Structural System for High Rise Steel Buildings. Procedia Engineering, 51, 92-100.
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.01.015

14. Nishith B.P. & Vinubhai R.P. (2014). Diagrid structural system: Strategies to reduce lateral forces on high-rise buildings.International Journal of Research in Engineering and Technology. 3, 374-378.
https://doi.org/10.15623/ijret.2014.0304067

15. Petrenko F.I. (2018). Calculation of diagrid structural of negative Gaussian curvature, taking into account geometric and physical nonlinearity. (PhD in Engineering). MGUPS, Moscow, 24.

16. Chichulin V.P. & Chichulina K.V. (2020) Patent 144877 Ukraine: Construction of a metal covering with spatial hexagonal elements made of bent channels. Holder: National University «Yuri Kondratyuk Poltava Polytechnic».
Опубліковано
2020-12-30
Як цитувати
Chichulina Kseniia Пропозиції ґратчастих структурних систем / Kseniia Chichulina, Viktor Chichulin, Gupta Manoj // ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering. – Полтава: ПНТУ, 2020. – Т. 2 (55). – С. 52-59. – doi:https://doi.org/10.26906/znp.2020.55.2343.