Властивості та напрями вдосконалення програмного забезпечення для розрахунку одноповерхових будівель з рамними конструкціями
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2020.55.2344Ключові слова:
програмне забезпечення, просторова модель, портальна рама, втрата стійкості, розкріпленняАнотація
Розглянуто основні етапи створення просторової моделі сталевого каркаса для промислових будівель або складів зі скатною покрівлею. Висвітлено різні підходи до проведення аналізу внутрішніх зусиль першого та другого порядків і виконання розрахунку стійкості сталевих елементів будівельних конструкцій при сумісній дії стиску й поперечного згину із застосуванням прикладних засобів програмного забезпечення. Намічено шляхи вдосконалення процесу створення розрахункової моделі, проєктної документації та робочих креслень. Наведено порівняння спеціалізованих програмних продуктів для розрахунку моделей будівель із портальними рамами (Autodesk Robot Structural Analysis Professional, PortalPlus, Consteel, Tekla Structural Designer і Dlubal RFEM), указано їхні переваги та недоліки. Встановлено, що для збільшення точності розрахунків і наближення їх до дійсних умов роботи конструкції внутрішні зусилля потрібно визначати в просторовій моделі за нелінійною теорією другого порядку. У процесі обчислення коефіцієнта стійкості при згині доцільно врахувати крутильну або крутильну та зсувну жорсткість конструкцій, що розкріплюють стиснутий пояс елементів, схильних до втрати стійкості. Зокрема, хрестові в’язі частково сприймають, розподіляють і передають на основу горизонтальні навантаження на будівлю. Крім цього, вони забезпечують просторову жорсткість будівлі та слугують для розкріплення і зменшення розрахункової довжини елементів рами. В’язі можуть не тільки виконувати свою безпосередню функцію, але й ефективно використовуватися для розкріплення сталевих елементів з метою уникнення втрати стійкості, таким чином зменшуючи ступінь використання перерізу і витрати сталі.
Розглянуто конструктивні заходи для усунення явища втрати просторової стійкості лінійних елементів поперечної рами каркаса будівлі при сумісній дії стиску, поперечного згину та кручення. Приєднані до елемента різного роду другорядні конструкції, в тому числі встановлені планомірно, збільшують його жорсткість і перешкоджають деформуванню. Проаналізовано вплив розкріплення на несучу здатність
Посилання
Hernández S., Fontán A.N., Perezzán J.C. & Loscos P. (2005). Design optimization of steel portal frames. Advances in Engineering Software, 36(9), 626-633. DOI: https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2005.03.006
http://dx.doi.org/10.1016/j.advengsoft.2005.03.006 DOI: https://doi.org/10.1088/1126-6708/2005/10/006
Shah S.N.R., Aslam M. & Sulong N.H.R. (2016). Geometrically optimum design of steel portal frames. University of Engineering and Technology Taxila. Technical Journal, 21(4), 24-30.
Hradil P., Mielonen M. & Fülöp L. (2010). Advanced design and optimization of steel portal frames. Journal of Structural Mechanics, 43(1), 44-60.
Saka M.P. (2003). Optimum design of pitched roof steel frames with haunched rafters by genetic algorithm. Computers & Structures, vol. 81, no. 18-19, 1967-1978. DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-7949(03)00216-5
http://dx.doi.org/10.1016/S0045-7949(03)00216-5
Nagy Zs., Pop A., Moiș I., & Ballok R. (2016). Stressed skin effect on the elastic buckling of pitched roof portal frames. In Structures, vol. 8, 227-244. DOI: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2016.05.001
http://dx.doi.org/10.1016/j.istruc.2016.05.001
Wrzesien A.M., Lim J.B.P., Xu Y., MacLeod I.A. & Lawson R.M. (2015). Effect of Stressed Skin Action on the Behaviour of Cold-Formed Steel Portal Frames. Engineering Structures, 105, 123-136. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.09.026
http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.09.026 DOI: https://doi.org/10.1088/1475-7516/2015/9/026
Kindmann R. & Krahwinkel M. (2001). Bemessung stabilisierender Verbände und Schubfelder. Stahlbau 70, 885-899.
https://doi.org/10.1002/stab.200102860 DOI: https://doi.org/10.1002/stab.200102860
Kuhlmann U. (2009). Stahlbau-Kalender 2009: Schwerpunkt – Stabilität. Berlin: Ernst & Sohn.
https://doi.org/10.1002/9783433600320 DOI: https://doi.org/10.1002/9783433600320
Koschmidder D.M. & Brown D.G. (2012). Elastic design of single-span steel portal frame buildings to Eurocode 3. Steel Construction Institute.
Portal frames. Retrieved from www.steelconstruction.info
Marsh K. (2016). Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2016: Essentials. Marsh API.
