Civil building frame-struts steel carcass optimization by efforts regulation = Оптимізація регулюванням зусиль рамно-підкісного сталевого каркасу цивільної будівлі

Abstract

With steel structures help it is possible to construct buildings with individual dimensions and different functions, using typical design solutions. The increase in the load-bearing building structures unification level is facilitated by the use of the same transverse frames, which are installed with an equal step. It is possible to ensure the frame stiffness in its own plane by installing struts between the column and the beam. In this case, the crossbar must be calculated as a beam on the hinged supports on the frame columns and on the intermediate elastic supports with a given predetermined stiffness on the struts. By adjusting the struts stiffness and their installation scheme, it is possible to adjust and optimize the stress along the length of the crossbar.

Сталеві конструкції дозволяють споруджувати будівлі з індивідуальними розмірами та різного функціонального призначення, використовуючи при цьому типові архітектурно-конструктивні рішення. Підвищенню рівня уніфікації несучих будівельних конструкцій сприяє використання однакових поперечних рам, що встановлюються з рівним кроком. Жорсткість рам у власній площині забезпечується або встановленням системи вертикальних і горизонтальних в’язей (при цьому вузли спирання балок на колони виконуються шарнірними), або влаштуванням жорстких вузлів між балками та колонами. Ще одним ресурсоефективним способом забезпечення жорсткості рами у власній площині є встановлення підкосів між колоною й балкою. Завдяки такому рішенню підвищується жорсткість кожної рами та збільшується робочий внутрішній простір будівлі за рахунок відсутності вертикальних в’язей між колонами у поперечному напрямку будівлі. Нерозрізний ригель перекриття у цьому випадку необхідно розраховувати як балку на шарнірних опорах на стійках рами та на проміжних пружних опорах із заданою попередньо визначеною жорсткістю на підкосах. Напруження по довжині ригеля перекриття можна регулювати та оптимізувати за рахунок зміни жорсткості підкосів і схеми їх установлення,. Показано, що нехтування різною жорсткістю стійок і підкосів завищує в декілька разів опорні моменти на підкосах. Це зі свого боку зменшує прольотні моменти, що загалом приводить до отримання хибних результатів статичного розрахунку. У цілому, використання рамно-підкісної схеми каркаса цивільної будівлі дало можливість ресурсоефективно відрегулювати внутрішні зусилля по довжині основних елементів поперечних рам будівлі – стійок і ригелів.