CC BY
19
УДК 624.014.27
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЁТА КРИВОЛИНЕЙНЫХ СТРОПИЛЬНЫХ ФЕРМ И СРАВНЕНИЕ МАРОК СТАЛИ ВСТ3ПС4 И 16Г2АФ
Величко В. Ю.
Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация [email protected]
Проводится технико-экономическое
сравнение вариантов криволинейных ферм, пояса которых запроектированы из марок стали ВСт3пс4 и 16Г2АФ. Проанализированы основные особенности данных марок стали. А также приведено сравнение веса и стоимости поясов криволинейных стропильных ферм.
Ключевые слова: криволинейные стропильные фермы, технико-экономическое сравнение.
UDC 624.014.27
CALCULATION FEATURES OF CURVILINEAR TRUSSES AND STEEL COMPARISON GRADES VST3PS4 AND 16G2AF
Velichko V. Y.
Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation
The article provides the techno-economic comparison of calculation results for two grades of steel VSt3ps 4 and 16G2AF . The features of steel grades are analyzed. The comparison of the weight and cost of the curved roof trusses chords is given.
Keywords: curved roof trusses, techno-economic comparison.
Введение. Дворец спорта представляет собой прямолинейное сооружение размером 116x45м. Два основных спортивных помещения перекрыты с помощью металлических криволинейных ферм пролётом 48м (рис. 1). Радиус закругления ферм составляет 120м. Фермы опираются на разновысокие колонны высотой 7,2м и 18,1м. Криволинейное очертание ферм и разновысокие колонны придают особую архитектурную выразительность данному сооружению.
Рис. 1. Разрез криволинейной фермы
Основная часть. Конструктивная система здания — каркасная, с самонесущими стенами. Каркас выполнен из металлических конструкций. Пространственная жесткость и геометрическая неизменяемость каркаса здания обеспечиваются вертикальными и горизонтальными связями, а также жестким диском покрытия.
Поперечное сечение ферм имеет треугольную форму, с развитым сжатым верхним поясом. Такое конструктивное решение обеспечивает общую устойчивость ферм в их плоскости. Элементы ферм выполнены из труб круглого сечения.
Iл
Расчёт стропильных ферм с определением усилий в стержнях и подбором сечений выполнялся в соответствии с требованиями [1, 2].
В фермах большого пролёта усилия в поясах фермы намного превосходят усилия в стержнях решётки. Следовательно, пояса ферм, запроектированные из сталей обычной прочности, имеют большую площадь поперечного сечения, и, соответственно, массу. Всё это значительно увеличивает массу всей фермы. В такой ситуации целесообразно проектировать пояса ферм из более прочных марок стали, дающих меньшие размеры сечений [3, 4]. Такими марками стали являются стали с легирующими добавками, повышающими их прочность, однако они являются более дорогими.
Цель данного исследования — подтвердить гипотезу о неэкономичности использования сталей повышенной прочности (легированных) в строительстве большепролетных зданий и сооружений.
При определении усилий в стержнях используются методы строительной механики, а при проверке несущей способности сечений металлопроката руководствуются действующими на территории РФ техническими регламентами [1].
Технико-экономические показатели определялись в соответствии с [5]. В таблице 1 представлены результаты сравнения двух марок стали, а именно веса и стоимости поясов, а также стоимости проката.
Таблица 1
Таблица сравнения результатов вычислений
Показатели Марка стали
ВСт3пс4 16Г2АФ
Сечение верхнего пояса 219х10 180х7
Сечение нижнего пояса 325х12 203х9
Стоимость проката, р./т 30000 40000
Вес 1м, кг/м 51,54 29,7
Вес верхнего пояса, кг 5090 2940
Вес нижнего пояса, кг 3840 1800
Вес обоих поясов, кг 8930 4740
Экономия по весу, кг - 4190
Экономия по весу, % - 47
Стоимость верхнего пояса, р 152700 117600
Стоимость нижнего пояса 115300 75600
Стоимость обоих поясов 268000 193200
Экономия по стоимости, % - 28
Заключение. Согласно таблице 1, видно, что вес поясов для стали 16Г2АФ практически вдвое меньше, чем у ВСт3пс4.
Анализ проведённых вычислений позволяет сделать следующие выводы:
- Вследствие того, что расчётное сопротивление Яу стали 16Г2АФ на 67% выше расчетного сопротивления стали ВСт3пс4, получена экономия металла за счёт уменьшения площади поперечного сечения поясов в размере 47%.
- Несмотря на то, что стоимость труб стали 16Г2АФ на 25% выше стоимости труб из стали Вст3пс4, получена экономия по общей стоимости поясов в размере 28%. Это объясняется существенно меньшим весом поясов из стали 16Г2АФ.
Iл
- Результаты данного исследования могут быть применимы на практике для выбора марки стали для ферм большого пролёта при проектировании.
- Приведённые инженерные расчёты подтверждают, что использование стали 16Г2АФ для металлических криволинейных ферм пролётом 48м более выгодно с экономической точки зрения.
Таким образом, настоящее исследование подтверждает выдвинутую гипотезу. На основании проведённых расчётов и экономических факторов сделан вывод, что использование в исследуемых конструкциях сталей повышенной прочности является не только менее металлоёмким, но и более экономичным, несмотря на высокую стоимость проката.
Библиографический список.
1. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 11-23-81* (с Изменением № 1) // Электрон. фонд правовой и норматив.-техн. документации / Консорциум «Кодекс». — Режим доступа :
http://docs.cntd.ru/document/1200084089 (дата обращения : 23.11.17).
2. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия // Электрон. фонд правовой и норматив.-техн. документации / Консорциум «Кодекс». — Режим доступа : http://docs.cntd.ru/document/1200084848 (дата обращения : 23.11.17).
3. Беленя, Е. И. Металлические конструкции / Е. И. Беленя. — Москва: Книга по Требованию, 2013. — 560 с.
4. Горев, В. В. Справочник проектировщика / В. В. Горев. — Москва: Высшая школа, 1995. — 215 с.
5. Лихтарников, Я. М. Расчет стальных конструкций / Я. М. Лихтарников, Д. В. Ладыженский, В. М. Клыков. — Киев: Будивельник, 1984. — 368 с.
