Работа связевых стальных каркасов с учетом погрешностей монтажа и изготовления

Введение. В качестве материала строительных конструкций сталь находит широкое применение из-за своих высоких механических характеристик. Стальные несущие конструкции многоэтажных зданий представляют собой систему, образованную колоннами, балками, дисками перекрытий и связями. Каркас многоэтажного здания имеет большое число элементов и их соединений. Ошибки при изготовлении, монтаже и эксплуатации стальных каркасов многоэтажных зданий могут привести к снижению несущей способности конструкций по сравнению с проектной. Отклонения от проектного положения происходят в результате нарушений правил технической эксплуатации зданий сверх допускаемых пределов, ошибок проектирования, несовершенства норм и низкого качества работ при изготовлении и монтаже конструкций. В действующих российских нормах не учитывается влияние погрешностей изготовления и монтажа на работу многоэтажных каркасов. Начальные геометрические дефекты конструктивной системы и ее отдельных элементов способствуют отличию работы реальной конструкции от идеализированной.

Материалы и методы. Изучение влияния начальных несовершенств на напряженно-деформированное состояние стального каркаса является актуальным. Начальные несовершенства учитывают или за счет приложения к идеализированной расчетной схеме эквивалентной нагрузки, или формирования геометрически искаженной несовершенствами расчетной схемы. Расчет может выполняться линейный или с учетом геометрической нелинейности.

Результаты. Приводятся результаты исследования работы стального связевого каркаса при наличии начальных несовершенств. Рассмотрено влияние начальных несовершенств в виде отклонения колонн от вертикали. Величины начального несовершенства определены в соответствии с действующими нормами РФ.

Выводы. Полученные результаты позволили предложить для расчета каркасов с несовершенствами поправочный коэффициент к результатам расчета идеализированного каркаса.

1. Турьева А.В. Стальной каркас многоэтажного здания: преимущества и обеспечение жесткости // Севергеоэкотех-2013 : мат. ХIV Междунар. молодежной науч. конф : в 5-ти частях. 2013.

2. Туснин А.Р., Рыбаков В.А., Назмеева Т.В. Проектирование металлических конструкций. Часть 2: Металлические конструкции. Специальный курс : учебник. М. : Перо, 2020. 436 c.

3. Лебедь Е.В., Ибрагимов А.М. Проектирование металлического каркаса многоэтажного здания : учебно-методическое пособие. М. : МИСИ – МГСУ, 2020.

4. Dhiman S., Nauman M., Islam N. Behaviour of multistory steel structure with different types of bracing systems // International Refereed Journal of Engineering and Science (IRJES). 2015. Vol. 4. Issue 1. Pp. 70–82.

5. Новоселов А.А., Хусенова И.А. Влияние типа связей на деформативность каркаса многоэтажного здания со стальным каркасом // Вопросы строительства и инженерного оборудования объектов железнодорожного транспорта : мат. науч.-практ. конф. 2017. С. 27–34.

6. Ведяков И.И., Конин Д.В., Одесский П.Д. Стальные конструкции высотных зданий. М. : Изд-во АСВ, 2014. 272 с.

7. Хамати Ю. Контроль точности монтажа конструкций стального каркаса // Дни студенческой науки : сб. докл. науч.-техн. конф. по итогам науч.-исслед. работ студентов Института строительства и архитектуры (ИСА) НИУ МГСУ. 2022. С. 917–919.

8. Царитова Н.Г., Лагутина Д.Р. Анализ существующих узловых соединений пространственных конструкций и разработка шарнирного узла // Современное строительство и архитектура. 2020. № 4 (20). С. 26–30. DOI: 10.18454/mca.2020.20.3

9. Эффективные жилые здания на стальном каркасе : методическое пособие // Инженерный центр Ассоциации развития стального строительства. М. : АКСИОМ ГРАФИКС ЮНИОН, 2018. 41 с.

10. Конин Д.В. Статистическая оценка неточностей монтажа колонн металлических каркасов высотных зданий // Строительная механика и расчет сооружений. 2010. № 6 (233). С. 12–19.

11. Металлические конструкции: справочник проектировщика / под ред. В.В. Кузнецова. Т. 3. М. : Изд-во АСВ, 1999. 528 с.

12. Смирнов В.В., Свитцов М.А., Шилеева А.Ю., Шихова Е.Н., Поникарова Ю.Е. Анализ дефектов и повреждений металлических конструкций зданий металлургических производств // European science. 2015. № 8 (9). С. 51–54.

13. Nassr A.A., Razaqpur A.G., Tait M.J., Campidelli M., Foo S. Strength and stability of steel beam columns under blast load // International Journal of Impact Engineering. 2013. Vol. 55. Pp. 34–48. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2012.11.010

14. Хамати Ю. Учет влияния случайного распределения начальных несовершенств на расчетную схему многоэтажного здания со стальным каркасом // Дни студенческой науки : сб. докл. науч.-техн. конф. по итогам науч.-исслед. работ студентов Института строительства и архитектуры (ИСА) НИУ МГСУ. 2022. С. 620–622.

15. Хамати Ю. Несущая способность стального каркаса с учетом начальных несовершенств : дис. … канд. тех. наук. М., 2022.

16. Конин Д.В. Статистическая оценка неточностей монтажа колонн металлических каркасов высотных зданий // Строительная механика и расчет сооружений. 2010. № 6 (233). С. 12–19.

17. Shayan S., Rasmussen K.J.R., Zhang H. On the modelling of initial geometric imperfections of steel frames in advanced analysis // Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 98. Pp. 167–177. DOI: 10.1016/j.jcsr.2014.02.016

18. Arrayago I., Rasmussen K.J.R., Real E. Statistical analysis of the material, geometrical and imperfection characteristics of structural stainless steels and members // Journal of Constructional Steel Research. 2020. Vol. 175. P. 106378. DOI: 10.1016/j.jcsr.2020.106378

19. Kala Z. Sensitivity analysis of steel plane frames with initial imperfections // Engineering Structures. 2011. Vol. 33. Issue 8. Pp. 2342–2349. DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.04.007

20. Shayan S., Rasmussen K.J.R., Zhang H. On the modelling of initial geometric imperfections and residual stress of steel frames. The University of Sydney, 2012.