Improving structural efficiency of steel combined trusses

Abstract

У статті розглянуто питання підвищення ефективності роботи сталевих комбінованих шпренгельних ферм завдяки розробленню раціональних конструктивних рішень за рахунок удосконалення їх напружено-деформованого стану. Методика дослідження ґрунтується на порівняльному аналізі техніко-економічних показників за матеріаломісткістю традиційних – типових та полегшених комбінованих сталевих ферм. Висвітлено великий потенціал конструктивної ефективності для мінімізації споживання металу. Розглянуто три рівні адаптації, що впливають на споживання сталі в панелях верхнього пояса комбінованої ферми. Наведено приклади досягнення конструктивної ефективності ферм. Показано, як використання принципів структурної ефективності створює умови для розроблення нових сталевих комбінованих ферм. Розроблено нову методику практичного аналізу для вибору, аналізу й оцінювання раціональності напружено-деформованого стану балок жорсткості комбінованих ферм. Виконано розрахунок різних конструктивних вирішень комбінованих сталевих ферм покриття та їх порівняльний аналіз. Подано специфікації елементів запропонованого конструктивного вирішення комбінованих сталевих ферм, а також їх маси. Наведено діаграми сумарних нормальних напружень у поперечних перерізах балки жорсткості комбінованої ферми з 8 панелями прогоном 30 м і показано, що вони є рівномірнішими в центральній частині порівняно з типовою фермою. Запропонована нова конструктивна форма комбінованої ферми прольотом 30 м забезпечує зменшення маси сталі порівняно із типовою на 12,2 %. Показано, що розроблення нової ефективної конструктивної системи – комбінованих ферм, які зменшують споживання сталі й відповідно знижують вплив на навколишнє середовище, є важливими додатковими кроками на шляху до досягнення сталого будівництва.

The article considers the issues of increasing the efficiency of steel combined sprengel trusses by developing rational design solutions by improving their stressed-strain state. The research methodology is based on a comparative analysis of technical and economic indicators in terms of material consumption of traditional typical and lightweight combined steel trusses. Three levels of adaptation are considered that affect the consumption of steel in the panels of the upper chord of a combined truss. Examples of achieving structure efficiency of trusses are given. A new method of practical analysis has been developed for the selection, analysis and assessment of the rationality of the stressed-strain state of stiffening girders of combined trusses. Diagrams of total normal stresses in cross-sections of the stiffening girder of a combined truss with 8 panels with a span of 30 m are given and it is shown that they are more uniform in the central part compared to a typical truss.