VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Идеи предварительного напряжения использовались строителями с давних пор. Еще в древние времена строители римских триумфальных арок давали дополнительную сжимающую нагрузку на пилоны, что бы погасить растягивающие напряжения от распора арок. [2]  

За последние 10-15 лет предварительное напряжение получило широкое распространение и стало предметом научного изучения.

В последнее время широко распространено строительство зданий из легких металлоконструкций. Благодаря современным технологиям эти оригинальные сборно-разборные сооружения практически не имеют соперников с точки зрения надежности и простоты монтажа. А главными их достоинствами остаются невысокая стоимость и быстрая окупаемость.

Для изготовления каркасов зданий используют номенклатуру стан-дартных гнутых профилей трех типов поперечного сечения - швеллер-ные, с-образные и z-образные. Высота профилей - от 100 до 350 мм. Для повышения жесткости профилей при местной нагрузке и кручении их стенке придают ступенчатую Σ-образную форму при профилировании. Профили изготовляют из рулонной оцинкованной стали толщиной от 0,7 до 2,0 мм с пределом текучести от 250 до 350 МПа и относительным удлинением не менее 18%. Суммарная масса цинка на двух поверхностях рулонной стали должна составлять не менее 275 г на кв. м, что обеспечивает коррозионную стойкость профилей в течение не менее 25 лет при эксплуатации каркаса в условиях неагрессивной или слабоагрессивной среды.

Рассматриваемая рамная конструкция представляет собой однопролетное (пролет 18м) одноэтажное здание. [3] Каркас здания – металлический из тонколистовых профилей, шаг основных несущих конструкций (рам) – 3,0 м. Несущими элементами каркаса являются колонны и балки покрытия, соединенные в рамную конструкцию с затяжкой. При этом соединение колонн с фундаментом и балками – жесткое (рамный узел). Все конструкции выполняются из гнутых оцинкованных профилей Σ-образного сечения, высотой 150-250 мм, толщиной 0,8 и 3,0 мм соответственно. Шаг рам –3000 мм. Жесткость каркаса в продольном направлении обеспечивается горизонтальными и вертикальными связями по колоннам и балкам. Применение тонкостенных профилей позволяет при минимальном весе конструкции (26 кг/м2 при размерах здания18х60х6м) позволяет добиться уникальных прочностных характеристик несущего каркаса.

По результатам подбора сечений видно, что использование предварительного напряжения может снизить материалоемкость примерно на 17-26 %. На рисунке 1 представлен график зависимости сечения профиля от величины предварительного напряжения для 3 снегового и 2 ветрового районов. [2]

Рисунок 1 - Зависимость сечения профиля от величины предварительного напряжения для 3 снегового 2 ветрового районов.

Так, для 3 снегового района снижение материалоемкости составило:

1 ветровой район - 16,58% (при величине оптимального преднапряжения 3 кН);

2 ветровой район - 9,76% (при величине оптимального преднапряжения 6,75 кН);

3 ветровой район - 31,71% (при величине оптимального преднапряжения 9 кН) ;

4 ветровой район - 31,71% (при величине оптимального преднапряжения 10,5 кН) ;

5 ветровой район - 24,67 (при величине оптимального преднапряжения 12 кН)%;

6 ветровой район - 32% (при величине оптимального преднапряжения 15 кН);

7 ветровой район - 36,76% (при величине оптимального преднапряжения 15 кН).

Использование предварительного напряжения при строительстве зданий на основе холодногнутых профилей позволяет существенно снизить материалоемкость конструкции

Библиография

1. Металлические конструкции [Текст]:/ В 3 т. Т1. Элементы стальных конструкций: Учеб. для строит. вузов/ под ред. В. В. Горев, - М.: Высш. шк., 1997 – 527 с.

2. Беленя Е. И. Предварительно напряженные металлические несущие конструкции [Текст]: Е. И. Беленя.- М.: Стройиздат, 1963 – 320 с.

3. Новые формы легких металлических конструкций [Текст]/ под. Общ. Ред. В.И. Трофимова, - М.:Ротапринт, 1993 – 283.

Код для цитирования: Скопировать