Робота структурної просторової плити під навантаженням

Abstract

Робота складається із змісту, загальної характеристики роботи та її кваліфікаційних ознак, огляду досліджень за темою, розділів основної частини, висновків і формулювань результатів дослідження (українською та англійською мовами). Сформульовано мету, завдання, об’єкт, предмет та методи наукового дослідження. Результати дослідження дозволяють: • Отримати глибоке розуміння принципів побудови та роботи основних типів просторових стрижневих плит, а також визначити ключові чинники, що впливають на їхній напружено-деформований стан. • Провести числовий статичний аналіз та конструктивний розрахунок різних варіантів просторових стрижневих плит із використанням програмного комплексу ЛІРА САПР, що забезпечує надійність отриманих результатів. • Визначити розподіл внутрішніх зусиль, характер деформацій, переміщення вузлів та рівень загальної просторової стійкості, а також оцінити ступінь використання жорсткісних характеристик перерізів стержнів у різних конструктивних моделях. • Виконати оптимізаційний підбір перерізів елементів з урахуванням нормативних вимог, здійснити порівняльний аналіз ваги всіх конструктивних рішень та обґрунтовано вибрати варіант з найменшими витратами сталі. Аналіз сучасних публікацій показав, що встановив, що структурні покриття на основі просторових стержневих плит є універсальними, легкими та ефективними конструктивними системами для великопрольотних будівель. Металеві гратчасті системи, особливо з трубчастими профілями, поєднують архітектурну виразність із високою несучою здатністю. Ефективність плит залежить від конструктивних параметрів, типу сітки (квадратна, трикутна або змішана) та способу обпирання на опори. Оптимальні схеми спирання забезпечують рівномірний розподіл внутрішніх зусиль, зменшують прогини та підвищують просторову стійкість. Дослідження вузлів показують, що зварні, болтові та комбіновані з’єднання (зокрема система MERO) надійно сприймають осьові зусилля, проте можуть бути вразливі до згинальних напружень. Раціональні схеми обпирання плит і діагональна орієнтація сітки дозволяють знизити зусилля в поясах, зменшити прогин і забезпечити економне використання матеріалів. У основній частині досліджується оптимізація конструктивного рішення структурної металевої стержньової плити покриття розміром 36 × 24 м. Розглядаються три варіанти плит, які відрізняються лише кількістю та розташуванням опорних колон при однакових геометричних параметрах і фізико-механічних характеристиках матеріалу. Основна увага приділяється аналізу напружено-деформованого стану конструкцій, оцінці внутрішніх зусиль, переміщень вузлів та загальної просторової стійкості, а також ступеню використання перерізів стержнів. За допомогою ПК Ліра-САПР 2024 виконуються числові розрахунки, підбір оптимальних перерізів у модулі «Метал», оцінка ваги кожного конструктивного варіанту та обґрунтований вибір моделі з мінімальною матеріалоємністю. Результати дозволяють практично визначити ефективні конструктивні рішення та підвищити економічність металевих покриттів.

У висновках встановлено, що просторові стержньові плити є високоефективними перекриттями для великих прольотів, проте їхній напружено-деформований стан дуже чутливий до зміни конструктивних параметрів — товщини плити, форми елементів та схеми обпирання. Збільшення кількості опор рівномірно знижує осьові сили та моменти в поясах, розкосах і колонах, покращує жорсткість і просторову стійкість конструкції. Схема з периметральними опорами (схема №3) виявилася найжорсткішою, найстійкішою та найбільш економною за вагою, забезпечуючи рівномірний розподіл напружень і мінімальну матеріалоємність, тоді як схема з чотирма опорами (схема №1) є найслабшою і найбільш матеріалоємною. Таким чином, оптимальним конструктивним варіантом плити є модель із периметральним спиранням на колони.