CC BY
1
УДК 72.03:728.84
doi: 10.48612/dnitii/2024_52_35-41
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВЫЯВЛЕНИЯ РЕЗЕРВОВ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СТРУКТУРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
М. А. Дымолазов* Л. С. Сабитов ** Э. Ю. Абдуллазянов *** В. А. Гарькина**** / ***** Л. И. Киямова*
* Казанский филиал НОА Ассоциация «Ростехэкспертиза», г. Казань
** Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань
*** Казанский государственный энергетический университет, г. Казань
**** Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, г. Пенза
***** Московский государственный университет технологий и управления им. К. Г. Разумовского
(Первый казачий университет), г. Пенза
О
г
м О
Аннотация
Рассмотрены типовые структурные конструкции типа «Кисловодск», модифицированные структурные конструкции и структурные конструкции с разными типами опирания. Показана методика анализа резерва несущей способности с использованием нескольких показателей эффективности, таких как теоретический вес, «силовой вес» и в том числе «коэффициента полноты использования несущей способности конструкции».
Ключевые слова
Cтроительные конструкции, выявление резервов, несущая способность, структурные конструкции, «Кисловодск».
Дата поступления в редакцию
17.10.2024
Дата принятия к печати
27.10.2024
В настоящей статье рассматривается типовая структурная конструкция типа «КИСЛОВОДСК». Для оценки эффективности работы элементов в типовых структурных конструкциях была произведена серия статических расчетов структурных плит типа «КИСЛОВОДСК» серия 1.466-2. Были просчитаны плиты марок СП30-260, СП30-300, СП30-400, СП36-260, СП36-320 на расчетные нагрузки соответственно 260 кг/м2, 300 кг/м2, 400 кг/м2, 260 кг/м2 и 320 кг/м2 с использованием комплекса «ЛИРА-САПР». Результаты расчета дополнительно обрабатывались с помощью программы «иЗ-И-8М1.БА8» составленной автором на языке «Бейсик» для определения коэффициента использования
>5
Ш >
и <и
I
и
о
о" И
* 53
со а
е *
5 I ш щ
< ч
и и . к и 2
■ и
1 3
ИЗ Н
2 «
2 с
< о
^ га О щ
2 3
3 £
< *
■ (и 2 х
несущей способности. Определялся Кпин общий для всей конструкции и отдельно по характерным группам стержней (верхнего пояса, нижнего пояса, раскосов и опорных раскосов). Результаты этих расчетов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты исследований эффективности работы стержней в структурных конструкциях типа «КИСЛОВОДСК»
« « « X ^пин
Марка 1 £ £ и и м <в ¡у а X Теоретичес] вес [т] Типов стерж Общий Верхнего пояса Нижнего пояса Раскосов Опорных раскосов
СП30-260 260 12.318 4 0.4389 0.3842 0.3918 0.4354 0.8621
СП30-300 300 12.716 4 0.4767 0.4022 0.4259 0.4783 0.9947
СП30-400 400 14.413 5 0.5125 0.4474 0.5217 0.4886 0.9214
СП36-260 260 23.236 5 0.5167 0.5240 0.5590 0.4502 0.8494
СП36-320 320 24.910 5 0.5767 0.5833 0.5562 0.5332 0.9999
СП30-260б 260 39.125 1 0.1081 0.1085 0.0902 0.0857 0.8621
СП30-260р 260 12.039 4 0.4580 0.4439 0.4242 0.4255 0.8621
Для сравнения эффективности использования металла были просчитаны два варианта структуры соответствующий марке СП30-260 на расчетную нагрузку 260 кг/м2. Первый вариант (далее его будем обозначать «базовым») с одним типом сечения стержней. Сечение выполнено из трубы диаметром 114 мм и толщиной стенки 6 мм (тип сечения С1 по обозначению в проекте серии 1.466-2). В таблице 1 этот вариант обозначен СП30-260б. Второй вариант с рациональным размещением жесткостей (в обозначении марки добавлен индекс «р»).
При назначении жесткостей в структурных конструкциях реализован алгоритм последовательного многократного прочностного перерасчета.
Для первоначального шага был выбран тип сечения с минимальной несущей способностью (труба диаметром 60 мм и толщиной стенки 3 мм). После четырех шагов перераспределения типов стержней было получено рациональное распределение. Коэффициенты Хпин этого варианта представлены в таблице 2 в сравнении с проектным и «базовым» (в таблице они обозначены соответственно СП30-260р, СП30-260, СП30-260б).
Таблица 2
Сравнение эффективности работы стержней в структурных конструкциях типа «КИСЛОВОДСК» проектного решения, «базового» и рационального
а § * И м в ^пин
к р а н ^ а & 5 о п Общий для всей Верхнего Нижнего Раскосов Опорных
£ « конструкции пояса пояса раскосов
СП30-260 260 4 0.4389 0.3842 0.3918 0.4354 0.8621
СП30-260б 260 1 0.108 0.1085 0.0902 0.0857 0.8621
СП30-260р 260 4 0.458 0.4439 0.4242 0.4255 0.8621
Аналогично было определено рациональное размещение жесткостей для остальных марок данной серии (в обозначении марки для этих вариантов добавлен индекс «р»). Результаты сравнения теоретического веса и Ки приведены в таблице 3.
Таблица 3
Сравнение эффективности работы стержней в структурных конструкциях типа «КИСЛОВОДСК» проектного решения и рационального
Марка Расчетная нагрузка [кг/м2] Типов стержней Теоретический вес [т] Снижение теоретического веса по сравнению с типовым решением % ^пин Количество перегруженных стержней
СП30-260 260 4 12.318 2,26% 0.43889 16
СП30-260р 260 4 12.039 0.4580242 0
СП30-300 300 4 12.716 0,83% 0.4767238 44
СП30-300р 300 5 12.61 0.4794462 0
СП30-400 400 5 14.413 4,46% 0.5125457 44
СП30-400р 400 5 13.770 0.549934 0
СП36-260 260 5 23.236 1,79% 0.5166853 24
СП36-260р 260 5 22.820 0.5283497 0
СП36-320 320 5 24.910 -0,15% 0.5766338 44
СП36-320р 320 6 25.284 0.5559766 0
о
Сй
1-
и
.0
с;
ш
1-
О
а
1-
и 5
О
г
м
О
-1
м
Э
СО
На рис. 1 представлена схема расположения стержней с указанием типов стержней по проекту, а на рис. 2 схема изменений типов по отношению к проектному. Анализируя полученные результаты :
можно отметить следующее:
• при увеличении расчетной нагрузки эффективность работы стержней повышается; >
• соответственно уменьшается резерв по несущей способности при необходимости усиления х таких конструкций; §
о! и
• экономия металла при использовании тех же типов стержней, что и в проекте, но с рацио- ^ о.
нальным размещением их в структуре составляет 0,8 - 4,5%. 5 Ц
со а
е *
5 I
ш <и
< ч
и и
. к
и 3
■ и
1 3
ИЗ Н
2 с
< о
^ га О щ
2 3
< *
■ щ 2 X
Рис. 1. Схема расположения типов стержней в структурной конструкции «Кисловодск» СП30-260 по проекту
и г
м О
-I
м
Э СО
Рис. 2. Схема изменений типов стержней в структурной конструкции типа «Кисловодск» с рациональным размещением жесткостей по сравнению с проектным СП30-260
По результатам анализа перечисленных исследований можно сделать следующие выводы:
1. В структурных конструкциях типа «Кисловодск» наиболее рациональным с точки зрения минимума веса и эффективности работы стержней является опирание по 4-м угловым внутренним
>5
Ш >
и <и
I
и
о
о" И
* 53
со а
е I
5 I ш щ
< ч
и и . к и 2
■ и
1 2 03 н
8 «
2 с
< о
^ га О щ
2 3
3 £
< *
■ Щ
2 х
точкам с консолями с использованием опорных капительных раскосов (типовое опирание по серии 1.466-2) и опирание по периметру по нижнему поясу.
2. При типовом опирании в структурных конструкциях типа «Кисловодск» раскосы и пояса работают одинаково эффективно, при других видах опирания раскосы используются менее эффективно.
3. В структурных конструкциях (типовых структурных блоков серии «Кисловодск») существует запас несущей способности в стержнях который возможно использовать при усилении этих конструкций с целью увеличения их общей несущей способности и составляет для блока марки «СП30-260» — 56%, «СП30-300» — 53%, «СП30-400» — 48%, «СП36-260» — 48%, и «СП36-320» — 42%.
4. Основное ограничение повышения общей несущей способности структур накладывают опорные капительные раскосы у которых запас по несущей способности невелик (Кпин близок к предельному значению = 0.8 - 0.9).
5. Наибольшую эффективность усиления следует ожидать у структур с типовым для серии «Кисловодск» опиранием и опиранием по периметру.
6. Для структурных блоков серии «Кисловодск» наиболее эффективно работают стержни в структурах запроектированных на максимальную внешнюю нагрузку (Ки = 0,51 - 0,57).
Библиографический список
1. Нежданов К. К., Гарькин И. Н. Способ проката двутаврового профиля сечения из низколегированной стали // Строительная механика и расчет сооружений. 2011. № 4 (237). С. 51 - 54.
2. Сабитов Л. С., Кузнецов И. Л., Богданович А. У. Напряженно-деформированное состояние сла-боконичного стержня переменного сечения // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 7 (90). С. 71 - 77.
3. Евсеев А. Е., Гарькин И. Н., Ахметов Ф. М. Способ получения матрицы жёсткости стержневого конечного элемента для деформационного расчета по дифференциальному уравнению // Системные технологии. 2024. № 2 (51). С. 5 - 13.
4. Дымолазов М. А. Компоновка рациональная по весу сечений стержней многократно статически неопределимых шарнирно-стержневых конструкций // Эффективные строительные конструкции: теория и практика. Сборник статей XV Международной научно-технической конференции. Под редакцией Н. Н. Ласькова. — 2015. — С. 55 - 63.
5. Баламирзоев А. Г., Муртузов М. М, Селимханов Д. Н., Дибирова З. Г., Абдуллаев А. Р. Нелинейные поперечные колебания составных стержней при действии статически приложенной поперечной нагрузки // Строительные материалы и изделия. 2021. Т. 4. № 2. С. 29 - 37.
6. Сабитов Л. С., Кузнецов И. Л., Пеньковцев С. А. Выбор рационального типа поперечного сечения опор // Приволжский научный журнал. 2014. № 4 (32). С. 90 - 94.
7. Кузин Н. Я., Багдоев С. Г. Оценка внешних факторов на несущую способность конструкций гражданских зданий // Региональная архитектура и строительство. 2012. №2 С. 79 - 82.
8. Чепурненко В. С., Хашхожев К. Н., Языев С. Б., Аваков А. А. Совершенствование расчёта гибких трубобетонных колонн с учётом обжатия в плоскостях сечений // Строительные материалы и изделия. 2021. Т. 4. № 3. С. 41 - 53.
9. Клюев С., Клюев А. В. Оптимальное проектирование конструкций с учетом устойчивости равновесия // Фундаментальные исследования. 2008. № 9. С. 62.
10. Снегирева А. И., Мурашкин В. Г. К вопросу обследования строительных конструкций, зданий и сооружений // Эксперт: теория и практика. 2021. №6 (15). С. 45 - 51.
SOME ASPECTS OF IDENTIFYING THE RESERVES
OF THE LOAD-BEARING CAPACITY OF STRUCTURAL STRUCTURES
M. А. Dymolazov * L. S. Sabitov** E. Yu. Abdullazyanov *** V. А. Garkina**** / ***** L. I. Kiyamova *
* Kazan branch of the NOA Association "Rostechexpertiza", Kazan
** Kazan (Volga) Federal University, Kazan
*** Kazan State Power Engineering University, Kazan
**** Penza State University of Architecture and Construction, Penza
***** Moscow State University of Technology and Management named after K. G. Razumovsky (First Cossack University), Penza
О
z
H Û
Abstract
Typical structural designs of the Kislovodsk type, modified structural designs and structural designs with different types of support are considered. A methodology for analyzing the reserve of bearing capacity using several efficiency indicators, such as theoretical weight, "force weight" and including the "coefficient of completeness of use of the bearing capacity of the structure", is shown.
The Keywords
Building structures, identification of reserves, bearing capacity, structural structures, "Kislovodsk"
Date of receipt in edition
17.10.2024
Date of acceptance for printing
27.10.2024
Ссылка для цитирования:
М. А. Дымолазов, Л. С. Сабитов, Э. Ю. Абдуллазянов, В. А. Гарькина, Л. И. Киямова. Некоторые аспекты выявления резервов несущей способности структурных конструкций. — Системные технологии. — 2024. — № 3 (52). — С. 35 - 41.
>S
и >
и (U I
со о
OL И
s 3
со а
° s
S I
ш (U
< ç
и u
. к
и 3
■ u
1 3 ta н
S *
2 c
< о
^ ra
О а;
2 3
3 £
^ о
< *
■ <U 2 X
