RU196556U1

RU196556U1 - ROMBIC GRILLE OF ROD STRUCTURES WITH Y-SHAPED OR ψ-SHAPED HALF-STORES

Info

Publication number: RU196556U1
Application number: RU2019139226U
Authority: RU
Inventors: Александр Суренович Марутян
Original assignee: Александр Суренович Марутян
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-03-04

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в стержневых конструкциях покрытий и перекрытий, башен и мачт, мостов и эстакад, стадионов и спортивных сооружений, опор линий электропередач, кранов-перегружателей, а также других несущих и связевых систем.Техническим результатом предлагаемого решения является укорочение панелей сжатых или сжато-изгибаемых (верхних) поясов, унификация этих поясов с растянутыми (нижними) поясами, а также сокращение трудозатрат и расхода конструкционного материала.Указанный технический результат достигается тем, что в ромбической решетке стержневых конструкций, включающей верхний (сжатый или сжато-изгибаемый) и нижний (растянутый) пояса, а также полураскосы, полустойки и опорные стойки, полустойки имеют Y-образную или Ψ-образную форму. Верхние элементы полустоек одним концом соединены с верхним поясом, а другим концом оперты на нижние элементы тех же полустоек. Верхние узловые соединения верхних элементов делят панели верхнего пояса на составные части, а нижние узловые соединения нижних элементов совмещены с узловыми соединениями полураскосов.The proposed technical solution relates to the field of construction and can be used in the core structures of coatings and ceilings, towers and masts, bridges and overpasses, stadiums and sports facilities, power transmission towers, crane cranes, as well as other load-bearing and communication systems. The solution is shortening panels of compressed or compressed-bending (upper) belts, unifying these belts with stretched (lower) belts, as well as reducing labor and structural materials The indicated technical result is achieved by the fact that in the rhombic lattice of the rod structures, including the upper (compressed or compressed-bent) and lower (extended) belts, as well as half-braces, half-racks and supporting racks, half-racks are Y-shaped or Ψ-shaped . The upper elements of the half supports are connected at one end to the upper belt, and the other end is supported on the lower elements of the same half supports. The upper nodal connections of the upper elements divide the panels of the upper zone into component parts, and the lower nodal connections of the lower elements are combined with the nodal connections of half-races.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и может быть использовано в стержневых конструкциях покрытий и перекрытий, башен и мачт, мостов и эстакад, стадионов и спортивных сооружений, опор линий электропередач, кранов-перегружателей, а также других несущих и связевых систем.The proposed technical solution relates to the field of construction and can be used in the core structures of coatings and ceilings, towers and masts, bridges and overpasses, stadiums and sports facilities, power transmission towers, overhead cranes, as well as other load-bearing and communication systems.

Известны стержневые конструкции (фермы), поддерживающие прогоны кровельного ограждения или балки настила, в треугольную решетку которых часто включают дополнительные стойки прямолинейного (I-образного) очертания, позволяющие при необходимости сокращать расстояния между узлами. Эти стойки делят сжатые или сжато-изгибаемые панели верхних поясов чаще на две, как правило, равные части и получаются сравнительно легкими, так как работают только на местную (локальную) нагрузку и не участвуют в передаче на опору поперечной силы. Они целесообразны также для уменьшения расчетной длины сжатого пояса [1. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы конструкций / Под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 2004. - С. 419-421, рис. 7.5, в, г; 2. Металлические, конструкции / Под ред. Ю.И. Кудишина. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - С. 263, 268-269, рис. 9.6, в, г]. Недостатком такого технического решения является наличие длинных сжатых стержневых элементов поясов и решетки, что сопровождается дополнительным расходом конструкционного материала для обеспечения их устойчивости.Rod structures (trusses) are known that support runs of a roofing fence or flooring beams, the triangular lattice of which often includes additional racks of a straight (I-shaped) shape, which, if necessary, reduce the distance between the nodes. These racks divide the compressed or compressed-bent panels of the upper belts more often into two, as a rule, equal parts and turn out to be relatively light, since they work only on local (local) load and do not participate in the transmission of lateral force to the support. They are also suitable for reducing the estimated length of the compressed belt [1. Metal constructions. In 3 t. T. 1. Elements of structures / Ed. V.V. Grief. - M.: Higher School, 2004 .-- S. 419-421, Fig. 7.5, c, d; 2. Metallic constructions / Ed. Yu.I. Kudishin. - M.: Publishing Center "Academy", 2007. - S. 263, 268-269, Fig. 9.6, c, d]. The disadvantage of this technical solution is the presence of long compressed rod elements of the belts and lattice, which is accompanied by an additional consumption of structural material to ensure their stability.

Известны также стержневые конструкции (фермы) с параллельными поясами, треугольная решетка которых снабжена дополнительными стойками и полустойками. Каждая из этих полустоек одним концом прикреплена к раскосу, a другим концом - к нижнему поясу, что способствует снижению расхода конструкционного материала за счет уменьшения расчетной длины раскосных стержней решетки [Беккер Г.Н. Ферма с параллельными поясами. - Авторское свидетельство №781293, 23.11.1980, бюл. №43]. Недостаток этого технического решения заключается в том, что дополнительные полустойки (в отличие от дополнительных стоек) не работают на местную (локальную) нагрузку и выполняют функции связевых элементов только в плоскости решетки, не влияя на расчетную длину раскосных стержней из плоскости решетки.Also known are rod structures (trusses) with parallel belts, the triangular lattice of which is equipped with additional racks and half racks. Each of these half-racks is attached at one end to the brace, and at the other end to the lower belt, which helps to reduce the consumption of structural material by reducing the estimated length of the diagonal rods of the lattice [G. Becker Farm with parallel belts. - Copyright certificate No. 781293, 11/23/1980, bull. No. 43]. The disadvantage of this technical solution is that the additional half-racks (in contrast to the additional racks) do not work on the local (local) load and perform the functions of the coupling elements only in the lattice plane, without affecting the estimated length of the diagonal rods from the lattice plane.

Еще одно известное техническое решение представляет собой арочно-вантовое комбинированное покрытие, включающее арочный верхний пояс, провисающую ломаную затяжку и объединяющие их элементы в виде Y-образных стоек. Все узловые сопряжения стержневых элементов выполнены без использования шарниров, а расстояния между ними имеют определенные соотношения друг с другом и пролетом конструкции [Еремеев П.Г., Киселев Д.Б., Павлинов В.В. Арочно-вантовое комбинированное покрытие. - Патент №2396396, 10.08.2010, бюл. №22]. Для обеспечения геометрической неизменяемости комбинированного покрытия его стержневые элементы, а также их узловые соединения должны обладать необходимой жесткостью на изгиб, что увеличивает расход конструкционного материала.Another well-known technical solution is an arch-cable-stayed combined coating, including an arched upper belt, a sagging polygonal puff and combining their elements in the form of Y-shaped posts. All nodal conjugations of the rod elements are made without the use of hinges, and the distances between them have certain relations with each other and the span of the structure [Eremeev P.G., Kiselev DB, Pavlinov V.V. Arch-cable-stayed combined coating. - Patent No. 2396396, 08/10/2010, bull. No. 22]. To ensure the geometric immutability of the combined coating, its core elements, as well as their nodal joints, must have the necessary bending stiffness, which increases the consumption of structural material.

В число известных технических решений входит также треугольная решетка с дополнительными стойками и полураскосами [Марутян А.С. Треугольная решетка стержневых конструкций с дополнительными стойками и полураскосами. - Патент №2573889, 27.01.2016, бюл. №3]. Дополнительные стойки и полураскосы имеют Ψ-образное очертание и в стержневых конструкциях (фермах) с треугольной решеткой делят сжатые или сжато-изгибаемые панели верхних поясов на четыре, как правило, равные части. При этом длина полураскосов дополнительных стоек Ψ-образного очертания достигает половины длины раскосов треугольной решетки, что увеличивает материалоемкость конструкции. Кроме того, Ψ-образные стойки нуждаются в определенной переработке, когда панели верхних поясов вполне достаточно разделить не на четыре, а на три части.Among the known technical solutions also includes a triangular lattice with additional racks and half-struts [Marutyan A.S. A triangular lattice of rod structures with additional racks and half braces. - Patent No. 2573889, 01/27/2016, bull. No. 3]. Additional racks and half-bevels have a оч-shaped shape and in rod structures (trusses) with a triangular lattice, they divide compressed or bent panels of the upper belts into four, usually equal parts. In this case, the length of the half-braces of the additional struts of the оч-shaped outline reaches half the length of the braces of the triangular lattice, which increases the material consumption of the structure. In addition, the Ψ-shaped racks need some processing, when the panels of the upper zones are quite enough to divide not into four, but into three parts.

Общим недостатком треугольных решеток, как без стоек, так и со стойками I-образного, Y-образного или Ψ-образного очертания, является ограниченность их эффективности и рациональности при работе конструкций на большие перечные силы, а также в несущих и связевых системах со значительными высотами (расстояниями между поясами).A common drawback of triangular lattices, both without racks and with racks of the I-shaped, Y-shaped or Ψ-shaped shape, is the limitedness of their efficiency and rationality when working on large transverse forces, as well as in bearing and communication systems with significant heights (distances between belts).

В качестве аналога можно принять техническое решение ромбической решетки, состоящей из двух систем раскосов (полураскосов), соединения которых дополнительно к узлам верхнего и нижнего поясов образуют промежуточный ряд узлов [Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. - М: Стройиздат, 1979. - С. 45, табл. III.2, VI тип фермы]. Эти узлы могут быть опорными для полу стоек, соединенных с; верхним поясом, или полуподвесок, связанных с нижним поясом [1. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы конструкций / Под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 2004. - С. 420, рис. 7.6, и; 2. Металлические конструкции / Под ред. Ю.И. Кудишина. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - С. 264, рис. 9.7, з]. Эти полустойки имеют прямолинейное (I-образное) очертание и делят сжатые или сжато-изгибаемые панели верхних поясов на две, как правило, равные части. Для разделения на три или четыре части используют шпренгельные элементы, включающие на каждый дополнительный узел пояса один стоечный плюс один раскосный стержень [Файбишенко В.К. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1984. - С. 96, рис. 73, в, г], что сопровождается определенным ростом расхода конструкционного материала и трудоемкости изготовления.As an analogue, one can take the technical solution of a rhombic lattice consisting of two braces (half braces), the joints of which in addition to the nodes of the upper and lower zones form an intermediate row of nodes [Y.M. Likhtarnikov Variant design and optimization of steel structures. - M: Stroyizdat, 1979. - S. 45, tab. III.2, VI type of truss]. These nodes can be supported for floor racks connected to; upper belt, or semi-pendants associated with the lower belt [1. Metal constructions. In 3 t. T. 1. Elements of structures / Ed. V.V. Grief. - M .: Higher school, 2004 .-- S. 420, fig. 7.6, and; 2. Metal constructions / Ed. Yu.I. Kudishin. - M.: Publishing Center "Academy", 2007. - S. 264, Fig. 9.7, h]. These half-racks have a rectilinear (I-shaped) shape and divide the compressed or compressed-bent panels of the upper chords into two, usually equal parts. To divide into three or four parts, truss elements are used, including for each additional belt unit one rack-mount plus one diagonal rod [Faibishenko V.K. Metal constructions. - M .: Stroyizdat, 1984. - S. 96, Fig. 73, c, d], which is accompanied by a certain increase in the consumption of structural material and the complexity of manufacturing.

За прототип (наиболее близкое техническое решение) к предлагаемой ромбической решетке с Y-образными или Ψ-образными полустойками можно принять ромбическую решетку, состоящую из двух систем раскосов (полураскосов), соединения которых дополнительно к узлам верхнего и нижнего поясов образуют промежуточный ряд узлов, являющихся опорными для полустоек. Эти полустойки имеют прямолинейное (I-образное) очертание и своими верхними узами делят сжатые или сжато-изгибаемые панели поясов чаще на две, как правило, равные части. [Пихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. - М.: Стройиздат, 1979. - С. 45, табл. III.2, V тип фермы]. Недостаток принятого прототипа совпадает с недостатком аналога, то есть I-образные полустойки делят панели верхних поясов чаще на две, как правило, равные части, а использование шпренгельных элементов для разделения на три или четыре части приводит к увеличению материалоемкости и дополнительным трудозатратам на связевые и несущие системы.For the prototype (the closest technical solution) to the proposed rhombic lattice with Y-shaped or Ψ-shaped half-racks, you can take a rhombic lattice consisting of two braces (half-braces), the connections of which in addition to the nodes of the upper and lower belts form an intermediate row of nodes that are supporting for half racks. These half-racks have a rectilinear (I-shaped) outline and, with their upper ties, divide the compressed or the bent panels of the belts more often into two, as a rule, equal parts. [Pikhtarnikov Y.M. Variant design and optimization of steel structures. - M.: Stroyizdat, 1979. - S. 45, tab. III.2, V type of truss]. The disadvantage of the adopted prototype coincides with the lack of an analogue, that is, I-shaped half-racks divide the panels of the upper belts more often into two, usually equal parts, and the use of sprue elements to divide into three or four parts leads to an increase in material consumption and additional labor costs for connecting and supporting system.

Техническим результатом предлагаемого решения является укорочение панелей сжатых или сжато-изгибаемых (верхних) поясов, унификация этих поясов с растянутыми (нижними) поясами, а также сокращение трудозатрат и расхода конструкционного материала.The technical result of the proposed solution is the shortening of panels of compressed or compressed-bent (upper) belts, the unification of these belts with stretched (lower) belts, as well as reducing labor costs and consumption of structural material.

Указанный технический результат достигается тем, что в ромбической решетке стержневых конструкций, включающей верхний (сжатый или сжато-изгибаемый) и нижний (растянутый) пояса, а также полураскосы, полустойки и опорные стойки, полустойки имеют Y-образную или Ψ-образную форму. Верхние элементы полустоек одним концом соединены с верхним поясом, а другим концом оперты на нижние элементы тех же полустоек. Верхние узловые соединения верхних элементов делят панели верхнего пояса на составные части, а нижние узловые соединения нижних элементов совмещены с узловыми соединениями полураскосов.The specified technical result is achieved by the fact that in the rhombic lattice of the rod structures, including the upper (compressed or compressed-bent) and lower (stretched) belts, as well as half braces, half racks and support racks, half racks are Y-shaped or Ψ-shaped. The upper elements of the half-racks are connected at one end to the upper belt, and the other end is supported on the lower elements of the same half-racks. The upper nodal connections of the upper elements divide the panels of the upper zone into components, and the lower nodal connections of the lower elements are combined with the nodal connections of half-races.

Предлагаемое техническое решение достаточно универсально. В нем полустойки Y-образной или Ψ-образной формы имеют двойное функциональное назначение. Работая на местную (локальную) нагрузку, они не участвуют в передаче на опору поперечной силы. Вместе с тем, как связевые элементы, они уменьшают расчетную длину сжатого или сжато-изгибаемого пояса. При этом вполне достижима унификация верхних (сжатых или сжато-изгибаемых) и нижних (растянутых) поясов, что, как правило, сопровождается определенным сокращением трудозатрат и расхода конструкционного материала.The proposed technical solution is quite universal. In it, half-racks of a Y-shaped or Ψ-shaped have a dual functional purpose. When working on local (local) load, they do not participate in the transmission of lateral force to the support. At the same time, as connecting elements, they reduce the calculated length of a compressed or compressed-bent belt. At the same time, unification of the upper (compressed or compressed-bent) and lower (extended) belts is quite achievable, which, as a rule, is accompanied by a certain reduction in labor costs and consumption of structural material.

Предлагаемое техническое решение поясняется графическими материалами, где на:The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, where:

фиг. 1 показана схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с Y-образными полустойками;FIG. 1 shows a diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with Y-shaped half-racks;

фиг. 2 - схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с Ψ-образными полустойками;FIG. 2 is a diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with Ψ-shaped half-racks;

фиг. 3 - схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с сочетанием I-образных (прямолинейных), Y-образных и Ψ-образных полустоек;FIG. 3 is a diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with a combination of I-shaped (rectilinear), Y-shaped and Ψ-shaped half-stands;

фиг. 4 представлена расчетная схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с I-образными полустойками и I-образными полуподвесками, когда нагрузки, приложенные в узлах верхнего пояса, больше нагрузок, приложенных в узлах нижнего пояса;FIG. Figure 4 shows the design diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with I-shaped half-racks and I-shaped semi-suspensions, when the loads applied in the nodes of the upper belt are greater than the loads applied in the nodes of the lower belt;

фиг. 5 - расчетная схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с Y-образными полустойками и I-образными полуподвесками, когда нагрузки, приложенные в узлах верхнего пояса, больше нагрузок, приложенных в узлах нижнего пояса;FIG. 5 is a design diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with Y-shaped half-racks and I-shaped semi-suspensions, when the loads applied in the nodes of the upper belt are greater than the loads applied in the nodes of the lower belt;

фиг. 6 - расчетная схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с Ψ-образными полустойками и I-образными полуподвесками, когда нагрузки, приложенные в узлах верхнего пояса, больше нагрузок, приложенных в узлах нижнего пояса;FIG. 6 is a design diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with Ψ-shaped half-racks and I-shaped semi-suspensions, when the loads applied in the nodes of the upper belt are greater than the loads applied in the nodes of the lower belt;

фиг. 7 приведена расчетная схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с I-образными полустойками и I-образными полуподвесками, когда нагрузки, приложенные в узлах верхнего пояса, меньше нагрузок, приложенных в узлах нижнего пояса;FIG. Figure 7 shows the design diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with I-shaped half-racks and I-shaped semi-suspensions, when the loads applied in the nodes of the upper belt are less than the loads applied in the nodes of the lower belt;

фиг. 8 - расчетная схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с Y-образными полустойками и I-образными полуподвесками, когда нагрузки, приложенные в узлах верхнего пояса, меньше нагрузок, приложенных в узлах нижнего пояса;FIG. 8 is a design diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with Y-shaped half-racks and I-shaped semi-suspensions, when the loads applied in the nodes of the upper belt are less than the loads applied in the nodes of the lower belt;

фиг. 9 - расчетная схема ромбической решетки стержневой конструкции (фермы) с Ψ-образными полустойками и I-образными полуподвесками, когда нагрузки, приложенные в узлах верхнего пояса, меньше нагрузок, приложенных в узлах нижнего пояса.FIG. 9 is a design diagram of a rhombic lattice of a rod structure (truss) with Ψ-shaped half-racks and I-shaped semi-suspensions, when the loads applied at the nodes of the upper belt are less than the loads applied at the nodes of the lower belt.

В одном варианте предлагаемая ромбическая решетка стержневых конструкций включает верхний (сжатый или сжато-изгибаемый) пояс 1, нижний (растянутый) пояс 2, полураскосы 3, опорные стойки решетки 4 и полу стойки Y-образной формы 5. Одним своим концом верхние элементы Y-образных полустоек 5 соединены с панелями верхнего пояса 1, а другим концом оперты на нижние элементы тех же Y-образных полустоек 5. Верхние узловые соединения верхних элементов Y-образных полустоек 5 делят панели верхнего пояса 1 на три составные части. Нижние узловые соединения нижних элементов Y-образных полустоек 5 совмещены с узловыми соединениями полураскосов 3.In one embodiment, the proposed rhombic lattice of rod structures includes an upper (compressed or compressed-bent) belt 1, lower (extended) belt 2, half-braces 3, support racks of the lattice 4 and the floor of the Y-shaped rack 5. With one end, the upper elements are Y- shaped half-posts 5 are connected to the panels of the upper belt 1, and the other end is supported on the lower elements of the same Y-shaped half-stands 5. The upper nodal connections of the upper elements of the Y-shaped half-stands 5 divide the panels of the upper belt 1 into three components. The lower nodal connections of the lower elements of the Y-shaped half-posts 5 are combined with the nodal connections of the half-struts 3.

В другом варианте предлагаемая ромбическая решетка стержневых конструкций включает верхний (сжатый или сжато-изгибаемый) пояс 1, нижний (растянутый) пояс 2, полураскосы 3, опорные стойки решетки 4 и полустойки Ψ-образной формы 6. Одним своим концом верхние элементы Ψ-образных полу стоек 6 соединены с панелями верхнего пояса 1, а другим концом оперты на нижние элементы тех же Ψ-образных полу стоек 6. Верхние узловые соединения верхних элементов Ψ-образных полустоек 6 делят панели верхнего пояса 1 на четыре составные части. Нижние узловые соединения нижних элементов Ψ-образных полустоек 6 совмещены с узловыми соединениями полураскосов 3.In another embodiment, the proposed rhombic lattice of rod structures includes an upper (compressed or compressed-bent) belt 1, lower (extended) belt 2, half-braces 3, support racks of the lattice 4 and half-racks of the Ψ-shaped form 6. With one end of the upper elements of the Ψ-shaped the half racks 6 are connected to the panels of the upper belt 1, and the other end is supported on the lower elements of the same полу-shaped floor racks 6. The upper nodal connections of the upper elements of the Ψ-shaped half racks 6 divide the panels of the upper belt 1 into four components. The lower nodal connections of the lower elements of the Ψ-shaped half-posts 6 are combined with the nodal connections of the half-struts 3.

В еще одном варианте предлагаемая ромбическая решетка стержневых конструкций включает верхний (сжатый или сжато-изгибаемый) пояс 1, нижний (растянутый) пояс 2, полураскосы 3, опорные стойки решетки 4, а также сочетание полустоек Y-образной формы 5, Ψ-образной формы 6 и I-образной формы 7.In yet another embodiment, the proposed rhombic lattice of rod structures includes an upper (compressed or compressed-bent) belt 1, lower (extended) belt 2, half bevels 3, support racks of the lattice 4, as well as a combination of half racks of a Y-shaped form 5, Ψ-shaped 6 and I-shaped 7.

Для примера реализации предлагаемого (нового) технического решения целесообразно использовать базовый объект в виде стержневой конструкции (фермы). с ромбической решеткой, прямолинейными (I-образными) полустойками, такими же полуподвесками и нагрузками, приложенными в поясных узлах. Такой базовый объект с вполне достаточной наглядностью можно представить как результат соответствующей трансформации стержневой конструкции (фермы) с полураскосной решеткой [Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика. - М.: Высшая школа, 1986. - С. 117, рис. 4.36, 4.37].For an example of the implementation of the proposed (new) technical solution, it is advisable to use the base object in the form of a rod structure (truss). with a rhombic lattice, rectilinear (I-shaped) half-racks, the same semi-pendants and loads applied in the waist units. Such a basic object with sufficient clarity can be represented as the result of the corresponding transformation of the rod structure (truss) with a half-diagonal lattice [Darkov A.V., Shaposhnikov N.N. Structural mechanics. - M.: Higher School, 1986. - S. 117, Fig. 4.36, 4.37].

Прочность растянутого (нижнего) пояса будет обеспечена при условии:The strength of the stretched (lower) belt will be provided provided:

σ/(γ_cR_y)=N/(Aγ_cR_y)≤1,σ / (γ _c R _y ) = N / (Aγ _c R _y ) ≤1,

где σ - расчетное значение нормального напряжения при растяжении; γ_с - коэффициент условий работы конструкции; R_y - расчетное сопротивление конструкционного материала по пределу текучести; N - расчетное усилие растяжения.where σ is the calculated value of the normal tensile stress; γ _s is the coefficient of the working conditions of the structure; R _y is the calculated resistance of the structural material to yield strength; N is the calculated tensile force.

Если подставить значение коэффициента γ_с=1, то формулу проверки прочности можно записать в следующем виде:If we substitute the value of the coefficient γ _c = 1, then the formula for testing the strength can be written in the following form:

σ/R_y=N/(AR_y)≤1.σ / R _y = N / (AR _y ) ≤1.

Предельные гибкости стержней нижних (растянутых) поясов, прочность которых обеспечена, не должны превышать из плоскости и в плоскости фермы 400, а при учете сейсмических воздействий 350.The limiting flexibility of the rods of the lower (extended) belts, the strength of which is ensured, should not exceed from the plane and in the plane of the truss 400, and when seismic effects are taken into account 350.

Устойчивость сжатого (верхнего) пояса будет обеспечена при условии:The stability of the compressed (upper) belt will be ensured provided:

σ/R_y=N/(ϕAR_y)≤1,σ / R _y = N / (ϕAR _y ) ≤1,

где σ - расчетное значение нормального напряжения при сжатии; N - расчетное усилие сжатия;where σ is the calculated value of the normal stress under compression; N is the calculated compression force;

ϕ - коэффициент продольного изгиба,ϕ is the coefficient of longitudinal bending,

ϕ=1-0,066(λ_pr)^3/2 при 0<λ_pr≤2,5,ϕ = 1-0.066 (λ _pr ) ^3/2 for 0 <λ _pr ≤2.5,

ϕ=1,46-0,34λ_pr+0,021(λ_pr)² при 2,5<λ_pr≤4,5;ϕ = 1.46-0.34λ _pr +0.021 (λ _pr ) ² for 2.5 <λ _pr ≤ 4.5;

λ_pr - условная гибкость сжатого элемента [Пособие по проектированию стальных конструкций. - М.: ЦИТП, 1989. - С. 17];λ _pr - conditional flexibility of the compressed element [Guide for the design of steel structures. - M .: TsITP, 1989. - S. 17];

λ_pr=λ(R_y/E)^1/2;λ _pr = λ (R _y / E) ^1/2 ;

λ - расчетная гибкость сжатого элемента;λ is the design flexibility of the compressed element;

- расчетная длина сжатого элемента; i - радиус инерции расчетного сечения;

- the estimated length of the compressed element; i is the radius of inertia of the calculated section;

Е - модуль упругости конструкционного материала (для стали E=2100000 кгс/см²).E is the modulus of elasticity of the structural material (for steel E = 2100000 kgf / cm ² ).

Для нижнего (растянутого) пояса базового объекта можно принять квадратную профильную трубу (гнутосварной профиль) сечением □180×180×9 мм по ГОСТ Р 54157-2010 «Сортамент труб стальных профильных для металлоконструкций» (A=58,78 см²; i_x=i_y=6,89 см; m=46,14 кг/м):For the lower (extended) belt of the base object, it is possible to adopt a square profile pipe (bent-welded profile) with a section of □ 180 × 180 × 9 mm according to GOST R 54157-2010 “Assortment of steel profile pipes for metal structures” (A = 58.78 cm ² ; i _x = i _y = 6.89 cm; m = 46.14 kg / m):

σ/R_y=N/(AR_y)=140000/(58,78×2400)=0,992<1,σ / R _y = N / (AR _y ) = 140,000 / (58.78 × 2400) = 0.992 <1,

где R_y - расчетное сопротивление конструкционного материала, для стали класса С245 (при толщине t=2…20 мм) R_y=2400 кгс/см².where R _y is the calculated resistance of the structural material for steel of class C245 (with a thickness of t = 2 ... 20 mm) R _y = 2400 kgf / cm ² .

Гибкость нижнего пояса:Flexibility of the lower belt:

где λ_х - гибкость пояса в плоскости фермы; λ_у - гибкость пояса из плоскости фермы.where λ _x is the flexibility of the belt in the truss plane; λ _у - the flexibility of the belt from the plane of the farm.

Для верхнего (сжатого) пояса базового объекта можно принять прямоугольную трубу сечением 320×180×11 мм (A=99,97 см²; i_x=11,40 см; i_y=7,31 см; m=78,47 кг/м):For the upper (compressed) belt of the base object, a rectangular pipe with a section of 320 × 180 × 11 mm (A = 99.97 cm ² ; i _x = 11.40 cm; i _y = 7.31 cm; m = 78.47 kg / m):

σ/R_y=180000/(0,768×99,97×2400)=0,977<1,σ / R _y = 180,000 / (0.768 × 99.97 × 2400) = 0.977 <1,

где λ_х=500/11,40=43,86; λ_у=500/7,31=68,40; λ_pr=68,40(2400/2100000)^1/2=2,312;where λ _x = 500 / 11.40 = 43.86; λ _y = 500 / 7.31 = 68.40; λ _pr = 68.40 (2400/2100000) ^1/2 = 2.312;

ϕ=1-0,066(2,312)^3/2=0,778.ϕ = 1-0.066 (2.312) ^3/2 = 0.778.

Следующим этапом выполняемой реализации предлагаемого технического решения является замена верхнего (сжатого) пояса базового объекта из гнутосварного профиля сечением 320×180×11 мм на такой же пояс из профиля сечением 320×180×9,5 мм (A=88,29 см²; i_x=11,55 см; i_y=7,40 см; m=69,31 кг/м) за счет включения в ромбическую решетку полустоек Y-образной формы, делящих сдвоенные панели сжатого пояса на три части (1000/3=333,3 см):The next step in the implementation of the proposed technical solution is the replacement of the upper (compressed) belt of the base object from bent section with a section of 320 × 180 × 11 mm by the same belt from the profile with a section of 320 × 180 × 9.5 mm (A = 88.29 cm ² ; i _x = 11.55 cm; i _y = 7.40 cm; m = 69.31 kg / m) due to the inclusion of Y-shaped half-posts in the rhombic lattice, dividing the double panels of the compressed belt into three parts (1000/3 = 333.3 cm):

σ/R_y=180000/(0,876×88,29×2400)=0,970<1,σ / R _y = 180,000 / (0.876 × 88.29 × 2400) = 0.970 <1,

где λ_x=333,3/11,55=28,86; λ_у=333,3/7,4=45,04; λ_pr=45,04(2400/2100000)^1/2=1,523;where λ _x = 333.3 / 11.55 = 28.86; λ _y = 333.3 / 7.4 = 45.04; λ _pr = 45.04 (2400/2100000) ^1/2 = 1.523;

ϕ=1-0,066(1,523)^3/2=0,876.ϕ = 1-0.066 (1.523) ^3/2 = 0.876.

Как видно, металлоемкость верхнего пояса сократилась в 78,47/69,31=1,132 раза.As can be seen, the metal consumption of the upper belt decreased by 78.47 / 69.31 = 1.132 times.

На данном этапе примера верхний пояс можно определенным образом унифицировать с нижним при помощи квадратной профильной трубы сечением □180×180×15 мм (A=89,34 см²; i_x=i_y=6,49 см; m=70,13 кг/м) с менее заметным снижением металлоемкости (в 78,47/70,13=1,119 раза):At this stage of the example, the upper belt can be unified in a certain way with the lower one using a square profile pipe with a cross section of □ 180 × 180 × 15 mm (A = 89.34 cm ² ; i _x = i _y = 6.49 cm; m = 70.13 kg / m) with a less noticeable decrease in metal consumption (78.47 / 70.13 = 1.119 times):

σ/R_y=180000/(0,849×89,34×2400)=0,989<1,σ / R _y = 180,000 / (0.849 × 89.34 × 2400) = 0.989 <1,

где λ_х=λ_y=333,3/6,49=51,36; λ_pr=51,36(2400/2100000)^1/2=1,736;where λ _x = λ _y = 333.3 / 6.49 = 51.36; λ _pr = 51.36 (2400/2100000) ^1/2 = 1.736;

ϕ=1-0,066(1,736)^3/2=0,849.ϕ = 1-0.066 (1.736) ^3/2 = 0.849.

Если в ромбическую решетку базового объекта взамен полустоек I-образной формы включить полустойки Ψ-образной формы, то сжатые панели верхнего пояса разделятся пополам (500/2=250 см), и для этого пояса можно будет принять гнутосварной профиль сечением 320×180×9 мм (A=83,98 см²; i_x=11,58 см; i_y=7,43 см; m=65,92 кг/м):If instead of I-shaped half-racks in the rhombic lattice of the base object, half-racks of the Ψ-shaped form are included, then the compressed panels of the upper belt are divided in half (500/2 = 250 cm), and for this belt it will be possible to take a bent-welded profile with a section of 320 × 180 × 9 mm (A = 83.98 cm ² ; i _x = 11.58 cm; i _y = 7.43 cm; m = 65.92 kg / m):

σ/R_y=180000/(0,920×83,98×2400)=0,971<1,σ / R _y = 180,000 / (0.920 × 83.98 × 2400) = 0.971 <1,

где λ_x=250/11,58=21,59; λ_y=250/7,43=33,65; λ_pr=33,65(2400/2100000)^1/2=1,138;where λ _x = 250 / 11.58 = 21.59; λ _y = 250 / 7.43 = 33.65; λ _pr = 33.65 (2400/2100000) ^1/2 = 1.138;

ϕ=1-0,066(1,138)^3/2=0,920.ϕ = 1-0.066 (1.138) ^3/2 = 0.920.

Тогда металлоемкость верхнего пояса сократится в 78,47/65,92=1,190 раза.Then the metal consumption of the upper belt will decrease by 78.47 / 65.92 = 1.190 times.

Если на этой стадии реализации предлагаемого технического решения для верхнего пояса принять квадратный профиль сечением 180×180×13,5 мм (A=82,09 см²; i_x=i_y=6,59 см; m=64,44 кг/м), то его можно дополнительно облегчить (в 78,47/64,44=1,218 раза) и даже определенным образом унифицировать с нижним поясом. При этом, однако, имеет место 1,07-процентное перенапряжение, что не превышает допустимого порога в 3%:If at this stage of the implementation of the proposed technical solution for the upper belt, we take a square profile with a section of 180 × 180 × 13.5 mm (A = 82.09 cm ² ; i _x = i _y = 6.59 cm; m = 64.44 kg / m), then it can be further facilitated (78.47 / 64.44 = 1.218 times) and even unified in a certain way with the lower belt. At the same time, however, there is a 1.07 percent overvoltage, which does not exceed the permissible threshold of 3%:

σ/R_y=180000/(0,904×82,09×2400)=1,0107≈1,σ / R _y = 180,000 / (0.904 × 82.09 × 2400) = 1.0107≈1,

где λ_x=λ_y=250/6,59=37,94; λ_pr=37,94(2400/2100000)^1/2=1,283;where λ _x = λ _y = 250 / 6.59 = 37.94; λ _pr = 37.94 (2400/2100000) ^1/2 = 1.283;

ϕ=1-0,066(1,283)^3/2=0,904.ϕ = 1-0.066 (1.283) ^3/2 = 0.904.

Как видно, предлагаемое (новое) техническое решение обеспечивает положительный эффект в виде унификации сечений сжатых и растянутых поясов при сокращении трудозатрат и расхода конструкционного материала. Можно также показать, что положительный эффект более заметен, если в базовом объекте приложения узловых нагрузок поменять своими местами, то есть нагрузки нижнего (растянутого) пояса поднять на верхний (сжатый) пояс, а нагрузки верхнего пояса при этом соответственно спустить на нижний пояс.As you can see, the proposed (new) technical solution provides a positive effect in the form of a unification of sections of compressed and stretched belts while reducing labor costs and consumption of structural material. It can also be shown that the positive effect is more noticeable if the nodal loads are interchanged in the base application, that is, the loads of the lower (stretched) belt are raised to the upper (compressed) belt, and the loads of the upper belt are accordingly lowered to the lower belt.

В таком случае для нижнего (растянутого) пояса базового объекта можно принять квадратную профильную трубу сечением 180×180×12,5 мм (A=77;04 см²; i_x=i_y=6,65 см; m=60,48 кг/м):In this case, for the lower (extended) belt of the base object, you can take a square profile pipe with a cross section of 180 × 180 × 12.5 mm (A = 77; 04 cm ² ; i _x = i _y = 6.65 cm; m = 60.48 kg / m):

σ/R_y=N/(AR_y)=180000/(77,04×2400)=0,974<1.σ / R _y = N / (AR _y ) = 180,000 / (77.04 × 2400) = 0.974 <1.

Гибкость нижнего пояса:Flexibility of the lower belt:

Для верхнего (сжатого) пояса «перезагруженного» базового объекта подойдет квадратная профильная труба сечением 180×180×13,5 мм (A=82,09 см²; i_x=i_y=6,59 см; m=64,44 кг/м):For the upper (compressed) belt of the “reloaded” base object, a square profile pipe with a section of 180 × 180 × 13.5 mm (A = 82.09 cm ² ; i _x = i _y = 6.59 cm; m = 64.44 kg / m):

σ/R_y=140000/(0,726×82,09×2400)=0,979<1,σ / R _y = 140,000 / (0.726 × 82.09 × 2400) = 0.979 <1,

где λ_x=λ_y=500/6,59=75,87; λ_pr=75,87(2400/2100000)^1/2=2,565;where λ _x = λ _y = 500 / 6.59 = 75.87; λ _pr = 75.87 (2400/2100000) ^1/2 = 2.565;

ϕ=1,46-0,34×2,565+0,021×2,565²=0,726.ϕ = 1.46-0.34 × 2.565 + 0.021 × 2.565 ² = 0.726.

На следующем этапе выполняемой реализации предлагаемого технического решения является замена верхнего (сжатого) пояса базового объекта из квадратной профильной трубы сечением 180×180×13,5 мм на такой же пояс из профиля сечением 180×180×11 мм (A=69,17 см²; i_x=i_y=6,14 см; m=54,30 кг/м) за счет включения в ромбическую решетку полустоек Y-образной формы, делящих сдвоенные панели сжатого пояса на три части (1000/3=333,3 см):At the next stage of the implementation of the proposed technical solution is the replacement of the upper (compressed) belt of the base object from a square profile pipe with a section of 180 × 180 × 13.5 mm by the same belt from a profile with a section of 180 × 180 × 11 mm (A = 69.17 cm ² ; i _x = i _y = 6.14 cm; m = 54.30 kg / m) due to the inclusion of Y-shaped half-racks in the rhombic lattice, dividing the double panels of the compressed belt into three parts (1000/3 = 333.3 cm):

σ/R_y=140000/(0,857×69,17×2400)=0,984<1,σ / R _y = 140,000 / (0.857 × 69.17 × 2400) = 0.984 <1,

где λ_x=λ_y=333,3/6,74=49,45; λ_pr=49,45(2400/2100000)^1/2=1,679;where λ _x = λ _y = 333.3 / 6.74 = 49.45; λ _pr = 49.45 (2400/2100000) ^1/2 = 1.679;

ϕ=1-0,066(1,679)^3/2=0,857.ϕ = 1-0.066 (1.679) ^3/2 = 0.857.

Как видно, металлоемкость верхнего пояса сократилась в 64,44/54,30=1,187 раза.As can be seen, the metal consumption of the upper belt decreased by 64.44 / 54.30 = 1.187 times.

Если в ромбическую решетку «перезагруженного» базового объекта взамен полустоек I-образной формы включить полустойки Ψ-образной формы, то сжатые панели верхнего пояса разделятся пополам (500/2=250 см), и для этого пояса можно будет принять квадратный профиль сечением 180×180×10 мм (A=64,57 см²; i_x=i_y=6,84 см; m=48,43 кг/м):If instead of I-shaped half-racks in the rhombic lattice of a “reloaded” base object, Ψ-shaped half-racks are included, then the compressed panels of the upper belt will be divided in half (500/2 = 250 cm), and for this belt it will be possible to take a square profile with a section of 180 × 180 × 10 mm (A = 64.57 cm ² ; i _x = i _y = 6.84 cm; m = 48.43 kg / m):

σ/R_y=140000/(0,909×64,57×2400)=0,994<1,σ / R _y = 140,000 / (0.909 × 64.57 × 2400) = 0.994 <1,

где λ_х=λ_y=250/6,84=36,55; λ_pr=36,55(2400/2100000)^1/2=1,232;where λ _x = λ _y = 250 / 6.84 = 36.55; λ _pr = 36.55 (2400/2100000) ^1/2 = 1.232;

ϕ=1-0,066(1,232)^3/2=0,909.ϕ = 1-0.066 (1.232) ^3/2 = 0.909.

Как видно, металлоемкость верхнего пояса сократилась в 64,44/48,43=1,331 раза. При этом имеет место определенная унификация обоих поясов, что представляет собой ту характерную задачу, которая стала определяющей в проектировании стандартизированных ферм из прямоугольных профильных труб (гнутосварных профилей) пролетом 36 м [Барановский М.Ю., Тарасов В.А. Стандартизированные ферменные конструкции с уклоном 10% пролетами 24, 30, 36 метров. - Строительство уникальных зданий и сооружений, 2014. №7(22). - С. 92-106]. Кроме того, соединительные узлы верхнего пояса с Y-образными или Ψ-образными полустойками позволяют опереть на них определенное количество дополнительных прогонов и раскрепить его сжатые панели из плоскости фермы. По мере увеличения общего количества прогонов происходит их облегчение, что может иметь, определяющее значение для несущих конструкций, рассчитанных на особые нагрузки и воздействия [Марутян А.С. Оптимизация ферменных конструкций со стойками и полураскосами в треугольных решетках. - Строительная механика и расчет сооружений, 2016, №4. - С. 60-68].As can be seen, the metal consumption of the upper belt decreased by 64.44 / 48.43 = 1.331 times. At the same time, there is a certain unification of both zones, which is the characteristic task that has become decisive in the design of standardized trusses from rectangular profile pipes (bent-welded profiles) with a span of 36 m [Baranovsky M.Yu., Tarasov V.A. Standardized truss structures with a slope of 10% spans 24, 30, 36 meters. - Construction of unique buildings and structures, 2014. No. 7 (22). - S. 92-106]. In addition, the connecting nodes of the upper belt with Y-shaped or Ψ-shaped half-racks allow you to lean on them a certain number of additional runs and unfasten its compressed panels from the truss plane. As the total number of runs increases, they are facilitated, which may be of decisive importance for load-bearing structures designed for special loads and effects [Marutyan A.S. Optimization of trusses with racks and half-bevels in triangular lattices. - Structural mechanics and calculation of structures, 2016, No. 4. - S. 60-68].

Таким образом, подводя некоторые итоги, можно прийти к основному выводу, что предлагаемая ромбическая решетка стержневых конструкций с полустойками Y-образной или Ψ-образной формы достаточно перспективна для использования в составе несущих и связевых систем различных зданий и сооружений. В частности, область их рационального применения может охватить сборно-разборные мосты [Бокарев С.А., Проценко Д.В. Экспериментально-теоретические исследования пролетного строения сборно-разборного моста ТАЙПАН. - Известия вузов. Строительство, 2017, №8. - С. 24-33] и большепролетные покрытия футбольных стадионов [Лебедь Е.В., Митев Ж.М. Исследование ресурса несущей способности большепролетного покрытия стадиона из металлических ортогональных ферм. - Вестник РУДЫ, серия Инженерные исследования, 2016, №3. - С. 95-105].Thus, summing up some of the results, we can come to the main conclusion that the proposed rhombic lattice of rod structures with Y-shaped or ной-shaped half-racks is quite promising for use in the bearing and communication systems of various buildings and structures. In particular, the field of their rational use can cover collapsible bridges [Bokarev SA, Protsenko DV Experimental and theoretical studies of the span of the collapsible bridge TAIPAN. - News of universities. Construction, 2017, No. 8. - S. 24-33] and wide-span coverings of football stadiums [Lebed E.V., Mitev Zh.M. Investigation of the bearing capacity resource of a large-span coating of a stadium from metal orthogonal trusses. - Bulletin of the ORE, series Engineering Research, 2016, No. 3. - S. 95-105].

Claims

Rhombic lattice of rod structures with upper (compressed or compressed-bent) and lower (stretched) belts, half-bevels, supporting struts of the lattice and half-racks, characterized in that the half-racks are Y-shaped or Ψ-shaped, where the upper nodal connections of such half-racks divide panels of the upper belt on the component parts, and the lower nodal connections of the same half-racks are combined with the nodal connections of the half-races.