Применение структурных покрытий в зданиях каркасного типа Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Применение структурных покрытий в зданиях каркасного типа

А.В. Шилов, В.А. Погорелов, А.А. Теняков Донской государственный технический университет

Аннотация: Рассматривается вопрос об экономии металла при производстве строительных конструкций. Предлагаются меры по организации эффективного производства в актуальных на сегодняшний день проектах высотных и большепролетных зданий. Рассматриваются меры повышения эффективности строительства.

Ключевые слова: организация строительства; экономика строительства, производство строительных материалов.

Для так называемых структурных покрытий характерна однотипность составных элементов, частое расположение узлов и повышенная жесткость. Ими можно перекрывать значительные пролеты при сравнительно малой строительной высоте.

Применение структур в промышленном строительстве в ряде случаев более экономично с точки зрения единовременных и эксплуатационных расходов. Так, при высоте структурной плиты V20 — 1/2 пролета представляется возможным в одноэтажных зданиях уменьшить площадь стенового ограждения и отапливаемыйобъемзданияна20 — 25%. Частое расположение узлов весьма упрощает подвеску монорельсовых путей и позволяет легко менять их направление, если это требуется по условиям производства, Упрощается также устройство кровли[1,2].

Однотипность составных элементов структуры позволяет изготовлять их на поточных линиях с полной механизацией производственного процесса, а небольшая длина элементов способствует лучшему использованию транспортных средств. Структурные конструкции наиболее соответствуют современным методам монтажа, предусматривающим сборку всей системы или укрупнение блока на земле и последующую установку блока в проектное положение [3-5].

IHfl Инженерный вестник Дона. №4 (2018) НИ ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n4y2018/5227

Преимущества структурных покрытий в должной мере оценены в ряде стран. В частности, в современном ФРГ созданы небольшие специализированные заводы по изготовлению типовых плит под определенную сетку колонн. Плиты выпускаются на «склад», не будучи привязанными к индивидуальным проектам.

В промышленном строительстве наибольшее распространение получил и структурные системы в виде двух параллельно расположенных ортогональных плоских сеток.

я

V

> ь ' ч X

Jt *

f jf Л

Ч / > / * * я \ А л ' • S V, \ Л / /

/ К /1

6

Рис 1. - Системы расположения покрытий относительно колонн. а -ортогональное расположение; б- диагональное

Такие системы хорошо вписываются на прямоугольном плане и могут опираться как по периметру, так и в отдельных точках, передавая нагрузки на колонии через стержневые капители [6-7].

Подобные системы часто модифицируются, например, усложняются путем введения дополнительных стержней в поясные сетки, идущие да диагоналям или, наоборот, упрощаются, когда частично разрежается раскосная решетка и удваивается размер нижней поясной сетки.

В покрытиях зданий с треугольным и шестиугольным планом применяется так называемая гексагональная структура, в которой поясные сетки расположены в трех направлениях. В этой системе решетка более разрежена [8-10].

Структурные плиты, поясные сетки которых состоят из геометрически изменяемых в своей плоскости ячеек (квадратов), не воспринимают крутящих моментов. Поэтому их работу при простых случаях оттирания можно считать близкой к работе систем перекрестных балок (ферм).

Структурные плиты, поясные сетки которых состоят из геометрически неизменяемых треугольников (или когда в прямоугольные ячейки включены диагонали), воспринимают крутящие моменты. Работа таких систем аналогична работе пластинок той же формы.

В НИИ «Монтаж-ЦСКИ» исследована работа структурных систем и выбрала методика их точного расчета. Применительно к этой методике разработана специальная программа для расчета структурных систем, с использованием электронно-вычислительных систем [1].

В соответствии с эпюрой изгибающих моментов и поперечных сил структуру по площади рекомендуется разбивать на ряд зон. В пределах каждой зоны следует принимать одинаковое сечение зоны.

При расчете на компьютере проводится моделирование сеток относительно колонн здания.

Модель разбивается на конечные элементы с автоматическим выделением контуров. Первый способ предполагает разбиение контура для получения неортогональной "треугольной" сетки, второй - создание ортогональной сетки с заданным максимальным шагом (размером элемента).

Инструмент улучшения качества расчетов производит смещение узлов, порожденных в процессе создания конечной сетки таким образом, чтобы улучшить показатели надежности покрытия и устойчивости всей системы здания. Фактически узлы элементов передвигаются строго в плоскости, которым они принадлежат с детальной проработкой возможных воздействий на каркас и несущие элементы при разбивке сетки покрытий.

Если узел принадлежит другой плоскости - его программа не трогает.

Если узел принадлежит каким-либо стержням или специальным конечным элементам - его программа не трогает.

Таким образом, на всей модели происходит выравнивание вероятностных нагрузок, что не представляет опасности и не искажает модель.

Разработанная технология позволяет верифицировать возможность оптимальной компоновки промышленных зданий и повышение его теплотехнических и изоляционных свойств посредством применения оптимизации размещения современных покрытий.

Литература

1. Побегайлов О.А., Авдеев В.С. Организация дорожно-строительных работ в заболоченных районах Западной Сибири // Инженерный вестник Дона, 2017, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4637.

2. Погорелов В.А., Карандина Е.В., Побегайлов О.А. Особенности технико-экономического обоснования организационно-технологического проектирования реконструкции // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/R_79_Pogorelov.pdf_2103.pdf

3. Петров К.С. К вопросу об организационных особенностях возведения средневековых крепостей Северо-Западной Руси XIII-XV вв. // Инженерный вестник Дона, 2016, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2016/3711

4. Новикова В.Н., Николаева О.М. К вопросу о продолжительности функционирования строительной организации. Динамический аспект // Инженерный вестник Дона, 2015, №3 URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/ivd_57_Novikova.pdf_0def28790e.pdf

5. Белоусов И.В., Шилов А.В., Меретуков З.А., Маилян Л.Д. Применение фибробетона в железобетонных конструкциях // Инженерный вестник Дона, 2017, №4 URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/ 4421

6. Погорелов В.А., Петров К.С. К вопросу об организационно-технологических решениях обеспечения работы инженерно-строительных (понтонно-мостовых) частей Советской армии в годы Великой Отечественной войны// Инженерный вестник Дона, 2016, №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2016/3590

7. Цапко К.А. Методические основы формирования стоимостно-ориентированного портфеля заказов проектной организации дорожно-строительного комплекса // Инженерный вестник Дона, 2012, №2 URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/2012_2_27.pdf_769.pdf

8. Шилов А.В. Инновационные методы армирования сборных конструкций из железобетона углеволоконными сетками // Инженерный вестник Дона, 2016, №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2016/3572

9. Kliuchnikova O.V., Pobegaylov O.A. Rationalization of strategic management principles as a tool to improve a construction company services // Procedia Engineering. VOL. "2nd International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2016" 2016. РР. 2168-2172.

10. Pobegaylov O.A., Myasishchev G.I., Gaybarian O.E. Organization and management efficiency assessment in the aspect of linguistic communication and professional text // Procedia Engineering. VOL. "2nd International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2016" 2016. PP. 2173-2177.

References

1. Pobegajlov O.A., Avdeev V.S. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4637

2. Pogorelov V.A., Karandina E.V., Pobegajlov O.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №4 URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/R_79_Pogorelov.pdf_2103.pdf

3. Petrov K.S. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №3 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2016/3711

4. Novikova V.N., Nikolaeva O.M. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2015, №3 URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/ivd_57_Novikova.pdf_0def28790e.pdf

5. Belousov I.V., Shilov A.V., Meretukov Z.A., Mailjan L.D. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/ 4421

6. Pogorelov V.A., Petrov K.S. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2016/3590

7. Tcapko K.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №2 URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/2012_2_27.pdf_769.pdf

8. Shilov A.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2016/3572

9. Kliuchnikova O.V., Pobegaylov O.A. Procedia Engineering. VOL. "2nd International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2016" 2016. PP. 21682172.

10. Pobegaylov O.A., Myasishchev G.I., Gaybarian O.E. Procedia Engineering. VOL. "2nd International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2016" 2016. pp. 2173-2177