Ефективні параметри малоелементних шпренгельних ферм із застосуванням двотаврових елементів з гофрованими стінками

Автор(и)

  • Lyudmila Lavrinenko Київський національний університет будівництва і архітектури 31, просп. Повітрофлотський, Київ, Україна, 03037, https://orcid.org/0000-0001-5601-0943
  • Anastasia Zotina Київський національний університет будівництва і архітектури 31, просп. Повітрофлотський, Київ, Україна, 03037, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.32347/2522-4182.4.2019.56-69

Ключові слова:

Шпренгельна ферма, розріджена решітка, гофрована стінка, геометричні параметри, оптимальне проектування, параметри проектування.

Анотація

В розвиток досліджень малоелементних кроквяних ферм з неповною (розрідженою) решіткою виконано пошук оптимальних геометричних параметрів (без зміни топології), розподілу зусиль та матеріалу, що відображають сучасний стан проектування легких несучих конструкцій, конкретні умови використання та вимоги чинних нормативних документів. Досліджується конструктивна форма з неповною схемою решітки. Відмічено, що її основною особливістю є виражена чутливість до змін геометричних параметрів конструктивної схеми. Проведені дослідження показали, що регулювання напружено-деформованого стану (SDS) в процесі проектування дозволяє проектувати конструкції щонайбільш раціонально. Для пошуку таких значень параметрів, що надають можливість створити потрібний (за певним критерієм) розподіл зусиль в елементах ферми, застосовано метод оптимального проектування, алгоритм якого реалізований в формі методу прямого пошуку Нелдера-Міда з штрафними функціями, побудованого в розвиток регулярного симплексного методу СпендліХекста-Хімсворта. Чисельні дослідження проведені для комбінованої системи з жорстким верхнім поясом у вигляді двотаврового елементу з хвилястою гофрованою стінкою, в якості обмежень проектування використовуються нерівності/рівняння умов забезпечення несучої здатності за ДБН В.2.6-198. Отримані оптимальні значення геометричних параметрів за критеріями мінімуму маси та приведених витрат для малоелементної шпренгельної ферми прольотами 24 – 36 м . Показано, що сумісні рішення в області (10…20)%-их втрат за обома критеріями належать до конкурентоспроможних для споруд, аналогічних за призначенням.

Біографії авторів

Lyudmila Lavrinenko, Київський національний університет будівництва і архітектури 31, просп. Повітрофлотський, Київ, Україна, 03037

Доцент кафедри металевих та дерев’яних конструкцій к.т.н., к.т.н, доц.

Anastasia Zotina, Київський національний університет будівництва і архітектури 31, просп. Повітрофлотський, Київ, Україна, 03037

Магістр кафедри металевих та дерев’яних конструкцій

Посилання

Lavrinenko L.I. Zastocuvann`ia efektivnyh dvotavrovyh elementyv z tonkimi poperechno-gofrovanimi stynkami [Application of effective I-elements with thin crosscorrugated webs]. Problemi derzhavnogo budіvnitstva v Ukrinі. Vip. 20, v.1. XVІІ Scientific and Practical Conference «Ukraїna v evroіntegratsіinikh protsesakh». Kyiv: KiMU, 2012. pp. 223–226

Nilov A. A., Lavrinenko L.I. Maloelementnye shprengel'nye konstruktsii pokrytii proizvodstvennykh zdanii [Low-element sprangel structures of production buildings coatings]. Sovershenstvovanie svarnykh metallicheskikh konstruktsii. Kyiv: Naukova dumka, 1992 . pp. 111–123.

Maloelementna shprengel'na ferma іz V-podіbnoiu stabіlіzuiuchoiu vstavkoiu [Low-element trus with V-shaped stabilizing insert]: Patent №71800 UA, МПК Е04С3/08 (2006.01), publ.25.07.2012, bul.№14

Lazniuk M.S. Maloelementnye fermy s verkhnim poiasom iz svarnykh dvutavrov s gofrirovannoi stenkoi [Low-element trusses with a top belt made of welded I-beams with corrugated wall]. Stroitel'naia mekhanika i stroitel'nye konstruktsii. M.: SCAD SOFT, 2013. – pp.237–243

Gogol' M.V. Reguliuvannia napruzhen' u stalevikh kombіnovanikh konstruktsіiakh [Adjustment of stresses in combined steel structures]. Kyiv: Vidavnitstvo Stal'. 2018. 222 s.

Lavrіnenko L.І., Skupova A.V. Krokviana maloelementna shprengel'na sistema z optimal'nimi geometrichnimi parametrami [Roof low-element composite system with optimum geometrical parameters]. Resursoekonomnі materіali, konstruktsії budіvlі ta sporudi. Vip.27. Rіvne: 2013. pp. 127–134.

Nilov A.A., Martyniuk A.Ia., Lazniuk M.V., Ryzhenko S.S. Primenenie svarnykh dvutavrov s gofrirovannoi stenkoi v kombinirovannykh konstruktsіiakh [The use of welded I-beams with corrugated wall in combined structures]. Sovremennye stroitel'nye konstruktsii iz metalla i drevesiny: Sb. nauchnykh trudov, Odesskaia gosudarstvennaia akademiia stroitel'stva i arkhitektury, №14, part 1. Odessa. 2010. pp. 169-175.

Johansson B., Maquoi R., Seldasek G., Muller C., Beg D. (2007). Commentary and worked examples to EN 1993-1-5 Plated Structural Elements. JRS Scientific and Technical Reports. – p.152–167.

Pasternak, H., Robra, J., Bachmann, V. (2008). Corrugated web beams with increased web thickness, in Proceedings 5thEuropea Conference on Steel and Composite Structures, Graz, Austria, pp. 1161–1166.

Pasternak H., Robra J., Kubieniec G. (2010). New proposals for EN 1993-1-5, Annex D: Plate girders with corrugated webs. — Proceedings of Joint IABSE-fib Conference on Codes in Structural Engineering. Developments and Needs for International Practice, Dubrovnik, May 3-5, pp. 3–5 .

Siokola, W. (1997). Wellstegträger. Herstellung und Anwendung von Trägern mit profiliertem Steg, Stahlbau 66, pр. 595–605.

Pasternak H., Kubieniec G. (2010) Plate Girders with Corrugated Webs. Journal of Civil Engineering and Management, 16(2), pp.166-171.

Permiakov V.A., Gogol' M.V., Peleshko I.D. Kombinirovannye metallicheskie konstruktsii s regulirovaniem i ikh optimizatsiia [Regulated metal structures and optimization.]. Nauka i innovatsii v sovremennom stroitel'stve. Conference at St. Petersburg State University: 2007. pp. 142-145

Bilyk S., Tonkacheiev V. (2018). Determining sloped load limits inside von mises’ truss with elastic support. Journal Materiali in tehnologije. Volume 52, N0.2, Mar.-Apr. pp. 105-110.doi:10.17222/mit.2016.08361

Biancolini, M.E., Brutti, C. and Porziani, S. (2009), Analysis of corrugated board panels under compression load, Steel. Compos. Struct., 9(1), pp. 1-17.

Chan, C.L., Khalid, Y.A., Sahari, B.B. and Hamouda, A.M.S. (2002), Finite element analysis of corrugated web beams under bending, J. Constr. Steel. Res., 58, pр. 1391-1406.

Driver, R.G., Abbas, H.H. and Sause, R. (2006), Shear behavior of corrugated web bridge girder, J. Struct. Eng. ASCE, 132(2), pp. 195-203.

Wang Y.C. (2002) Steel and composite structures, Spon Press, London, pp.138-154.

Bilyk S.I., Nilova T.O., Semchuk I.Y., Lavrinenko L.I. (2019). Experimental and theoretical investigation of inserted floors with decreased height, Varilna Тehnika, Vol.69, 2019-1, pp. 7 – 15.

Permiakov V.A., Perel'muter A.V., Iurchenko V.V. Optimal'noe proektirovanie stal'nykh sterzhnevykh konstruktsii [Optimal design of steel bar structures]. Kiev: Stal', 2008. 538 p.

Likhtarnikov Ia.M. Variantnoe proektirovanie i optimizatsiia stal'nykh konstruktsіi. M.: Stroiizdat, 1979. 319 p.

Permyakov V.A., Remennikov A.M. (1992). General purpose code for steel structures optimal design. Computer and Structures. Vol.48, №6, рр. 1155-1164.

Himmelblau D.M. Applied Nonlinear Programming. The University of Texas, Austin, Texas. McGrav-Hill Book Company. 1972. [Prikladnoe nelineinoe programmirovanie. M.: Mir,1975.–536 p.

Yin Y.Z., Wang Y.C.( 2004). A numerical study of large deflection behavior of restrained steel beams at elevated temperatures. Journal of Constructional Steel Research, No. 60, pp. 1029 – 1047.

##submission.downloads##