New design form of steel combined roof trusses

Abstract

Запропоновано та розглянуто новий метод підвищення ефективності комбінованих сталевих кроквяних ферм. Проведено аналіз чисельних досліджень вітчизняних та закордонних науковців у галузі сталевих конструкцій, який показав ефективність та перспективу використання комбінованих конструкцій покриття. Отримано раціональну форму сталевої ферми покриття, зокрема її топологію та раціональні геометричні параметри, але без одержання раціонального її НДС. Показано, що питання раціоналізації та подальшого вдосконалення комбінованих сталевих ферм покриття залишається надалі актуальним. Запропоновано новий метод, що передбачає розрахункове регулювання НДС у фермі – зміна довжини панелі верхнього поясу, завдяки чому можна ефективно регулювати значення згинального моменту у конкретній секції ферми. На основі отриманого раціонального НДС комбінованої ферми запропоновано нову конструктивну форму. Показано, що завдяки запропонованому методу можна отримати ефективнішу на 18–32 % конструкцію, порівняно із типовими. Наведено епюру моментів у балці жорсткості еталонної ферми та ферми із регулюванням НДС. Показано, що використанням розрахункового методу регулювання зусиль можна отримати раціональну конструкцію на стадії проєктування без додаткових затрат. Однак питання працемісткості виготовлення нетипових елементів та доцільність використання такого підходу повинно розглядатись окремо. Запропоновано, як альтернативу, регулювання НДС методом зміни довжини панелей, використання методу вузлових ексцентриситетів для розрахункового регулювання зусиль. Наведено специфікацію елементів еталонної комбінованої сталевої ферми та ферми із регулюванням зусиль. Визначено подальші напрямки досліджень, зокрема, розробка, або вдосконалення раціональних конструктивних форм та використання розрахункового регулювання НДС у балці жорсткості комбінованої сталевої ферми.

In this article, a new method of increasing the efficiency of combined steel roof trusses is proposed and considered. A rational shape of the steel roof truss, including its topology and rational geometric parameters, was obtained, but without obtaining a rational SSS. A proposed method provides the adjustment of SSS in the truss by changing the upper belt panel length. On the basis of the obtained rational SSS of the combined truss, a new structural form is proposed. It is shown that thanks to the proposed method, it is possible to obtain a more efficient design by 18–32 %, compared to typical ones. The diagram of the moments in the stiffness beam of the reference truss and the truss with SSS regulation is given. Further directions of research are determined, in particular, the development or improvement of rational structural forms and the use of calculation method of regulation of SSS in the stiffness beam of the steel combined truss.